JP2003249076A - Boosting potential generating circuit and control method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
特に、半導体メモリに使用される昇圧電位発生回路、そ
の制御方法、並びに、製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor integrated circuit,
In particular, it relates to a boosted potential generation circuit used in a semiconductor memory, a control method thereof, and a manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体集積回路、特に、半導体
メモリでは、メモリ容量が増大すると同時に、外部電源
から与えられる外部電源電圧が低下する傾向にある。更
に、半導体メモリに対しては、高速化の要求もある。こ
のような要求に応えるために、半導体メモリ内部に外部
電源電圧を昇圧する昇圧電位発生回路を設け、この昇圧
電位発生回路において外部電源電圧を半導体メモリに必
要な電圧まで昇圧し、内部のメモリセルにおける高速化
を実現している。2. Description of the Related Art Generally, in a semiconductor integrated circuit, particularly in a semiconductor memory, the memory capacity increases and at the same time, the external power supply voltage supplied from the external power supply tends to decrease. Further, there is also a demand for higher speed for semiconductor memories. In order to meet such demands, a boosted potential generation circuit for boosting an external power supply voltage is provided inside the semiconductor memory, and the boosted potential generation circuit boosts the external power supply voltage to a voltage required for the semiconductor memory, and the internal memory cell It has realized speeding up.
【0003】一方、メモリ容量の増大に伴い、消費電流
も大きくなることから、消費電流を少なくすることも必
要になっている。このため、昇圧電位発生回路は、半導
体メモリ中の複数の回路に設けられており、各昇圧電位
発生回路は使用される回路に必要となる電位に応じて設
計されるのが普通である。いずれにしても、昇圧電位発
生回路には、消費電流が小さいこと、チップ占有面積が
小さいこと、及び、種々の昇圧電位を簡単な設計変更だ
けで発生できることが好ましい。On the other hand, as the memory capacity increases, the current consumption also increases. Therefore, it is also necessary to reduce the current consumption. Therefore, the boosted potential generating circuit is provided in a plurality of circuits in the semiconductor memory, and each boosted potential generating circuit is usually designed according to the potential required for the circuit used. In any case, it is preferable that the boosted potential generation circuit has a small current consumption, a small chip occupying area, and can generate various boosted potentials by a simple design change.
【0004】従来、この種の昇圧電位発生回路は、特開
2000-112547号公報(以下、引用例1と呼
ぶ)に記載されている。記載された昇圧電位発生回路
は、基板電位発生回路部と共に使用されており、昇圧電
位発生回路は昇圧電圧(VPP)をメモリアレイのワー
ド線及び周辺回路に供給し、他方、基板電位発生回路部
は、基板に対して所定の負電圧(VBB)をデバイス基
板に供給している。引用例1の場合、昇圧電位発生回路
で発生された昇圧電位(VPP)は基板電位発生回路部
に与えられ、この昇圧電位(VPP)から所望の電圧を
得るように構成されている。Conventionally, this type of boosted potential generating circuit is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-112547 (hereinafter referred to as reference 1). The described boosted potential generating circuit is used together with the substrate potential generating circuit section, and the boosted potential generating circuit supplies the boosted voltage (V PP ) to the word line and the peripheral circuit of the memory array, while the substrate potential generating circuit is used. The unit supplies a predetermined negative voltage (V BB ) to the device substrate with respect to the substrate. In the case of the reference example 1, the boosted potential (V PP ) generated by the boosted potential generation circuit is applied to the substrate potential generation circuit section, and a desired voltage is obtained from this boosted potential (V PP ).
【0005】更に、引用例1に記載された基板電位発生
回路部は、クロックを発生するリングオッシレータ等の
発振器と、チャージポンプ回路とによって構成されてい
る。この場合、チャージポンプ回路では、発振器からの
クロックと、クロックの反転信号を複数の容量素子及び
トランジスタに与えて、昇圧すると共に、電圧レベルを
クランプすることで昇圧電位が過度に高くならないよう
に制御している。Further, the substrate potential generation circuit portion described in the reference 1 is composed of an oscillator such as a ring oscillator for generating a clock and a charge pump circuit. In this case, in the charge pump circuit, the clock from the oscillator and the inverted signal of the clock are applied to a plurality of capacitive elements and transistors to boost the voltage, and the voltage level is clamped so that the boosted potential does not become excessively high. is doing.
【0006】この構成を採用することによって、チャー
ジポンプ回路に使用されるトランジスタとして、ゲート
酸化膜(以下では、ゲート絶縁膜と呼ぶ)の薄いトラン
ジスタを用いることができる。しかしながら、引用例1
は、基板電位発生回路の構成について説明しているだけ
で、外部電圧(VDD)から昇圧電圧(VPP)を発生
する昇圧電位発生回路の構成について何等開示していな
い。By adopting this structure, a transistor having a thin gate oxide film (hereinafter referred to as a gate insulating film) can be used as a transistor used in the charge pump circuit. However, the reference example 1
Describes only the configuration of the substrate potential generation circuit, and does not disclose the configuration of the boosted potential generation circuit that generates the boosted voltage (V PP ) from the external voltage (V DD ).
【0007】一方、特開平11−297950号公報
(以下、引用例2と呼ぶ)には、内部電圧発生部で発生
した昇圧電圧(VPP)を受けて動作する第1の内部回
路に、厚い膜厚のゲート絶縁膜を有するMOSFETを
設け、降圧電圧(VDL)を受けて動作する第2の内部
回路を薄い膜厚のゲート絶縁膜を有するMOSFETに
よって構成した半導体集積回路装置が開示されている。
しかしながら、引用例2は、昇圧電圧を受けて動作を行
う回路を開示しているだけで、昇圧電圧を発生する回路
の構成については開示していない。On the other hand, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-297950 (hereinafter referred to as Cited Example 2), the first internal circuit which operates by receiving the boosted voltage (V PP ) generated in the internal voltage generating section is thick. Disclosed is a semiconductor integrated circuit device in which a MOSFET having a thick gate insulating film is provided, and a second internal circuit which operates by receiving a step-down voltage (V DL ) is constituted by a MOSFET having a thin gate insulating film. There is.
However, Cited Example 2 only discloses a circuit that operates by receiving a boosted voltage, and does not disclose the configuration of a circuit that generates a boosted voltage.
【0008】更に、特開平6−283667号公報(以
下、引用例3と呼ぶ)には、不揮発性メモリの消去、書
込時に必要な高電圧を発生させるために使用される高電
圧発生回路が提案されている。この提案に係る高電圧発
生回路は、複数個のMOSトランジスタとこれらトラン
ジスタの相互接続ノードに接続された昇圧容量素子とを
備え、これら複数個の昇圧容量素子の絶縁膜として2種
類以上の厚さを有するものを使用している。引用例3に
よれば、パターン面積を小さく、低電圧動作可能な高電
圧発生回路を構成することができる。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283667 (hereinafter referred to as Cited Example 3) discloses a high voltage generating circuit used for generating a high voltage required for erasing and writing of a nonvolatile memory. Proposed. The high voltage generating circuit according to this proposal includes a plurality of MOS transistors and boosting capacitance elements connected to an interconnection node of these transistors, and has two or more thicknesses as insulating films of the plurality of boosting capacitance elements. Is used. According to the reference example 3, it is possible to configure a high voltage generation circuit which has a small pattern area and can operate at a low voltage.
【0009】しかしながら、引用例3においても、DR
AMに使用される昇圧電位発生回路に対する要求並びに
具体的な構成について、何等、開示していない。However, even in the cited example 3, the DR
It does not disclose any requirement or specific configuration for the boosted potential generation circuit used for AM.
【0010】ここで、一般に、DRAMに使用されてい
る昇圧電位発生回路に対する具体的な構成並びに要求に
ついて説明する。Now, a specific configuration and requirements for a boosted potential generating circuit generally used in a DRAM will be described.
【0011】最近、DRAMにおけるメモリセルの高密
度化、小型化と共に、外部電源電圧、例えば、VDD
は、5Vから2V、或いは、1.8V程度まで低下して
いる。このように、外部電源電圧が1.8V程度まで低
下した場合、内部電圧発生回路の昇圧回路部では、昇圧
電圧(VPP)として、3.0V以上の電圧(具体的に
は、3.0V〜3.9V)を発生する必要がある。Recently, as the density and size of memory cells in DRAM have increased, an external power supply voltage such as V DD has been increased.
Has dropped from 5V to 2V, or about 1.8V. As described above, when the external power supply voltage is reduced to about 1.8V, the booster circuit portion of the internal voltage generation circuit has a boosted voltage (V PP ) of 3.0V or more (specifically, 3.0V). ˜3.9 V) must be generated.
【0012】従来、この種、DRAMに使用される昇圧
電位発生回路は、発振器とチャージポンプ回路とによっ
て構成されており、当該チャージポンプ回路として、2
倍圧或いは3倍圧の昇圧電位発生回路が使用されてい
る。ここで、この種の昇圧回路部は、単に、ワード線に
昇圧電位を与えるだけでなく、シェアードMOSトラン
ジスタ、ビット線プリチャージMOSトランジスタ、セ
ンスアンプに対しても、昇圧電位或いはオーバードライ
ブ電位を供給するためにも使用されること、及び、これ
らの制御信号としても使用されることを考慮しておく必
要がある。Conventionally, a boosted potential generating circuit used in this type of DRAM is composed of an oscillator and a charge pump circuit.
A doubled or tripled boosted potential generation circuit is used. Here, this kind of booster circuit section not only simply supplies the boosted potential to the word line, but also supplies the boosted potential or the overdrive potential to the shared MOS transistor, the bit line precharge MOS transistor, and the sense amplifier. It is necessary to take into consideration that it is also used for this purpose, and that it is also used as these control signals.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の昇圧電
位発生回路を用いた前述した昇圧回路部の構成では、上
記したワード線昇圧電位(VPP)を含めた各種電源電
位をメモリアレイに充分に供給できない状況になってき
た。However, in the structure of the booster circuit section using the conventional boosted potential generation circuit, various power supply potentials including the word line boosted potential (V PP ) described above are sufficiently applied to the memory array. The situation has become impossible to supply to.
【0014】更に、半導体メモリ、特に、DRAMで
は、上記したように、外部電源電圧が低くなっても、デ
ータのやり取りに関連するメモリセルのトランスファゲ
ート、センスアンプは昇圧電圧で動作させ、メモリセル
の書込レベルを充分確保した上で更に高速動作を行わせ
ている。Further, in the semiconductor memory, especially in the DRAM, as described above, even if the external power supply voltage becomes low, the transfer gate of the memory cell and the sense amplifier related to the data exchange are operated at the boosted voltage so that the memory cell is operated. After ensuring a sufficient write level, a higher speed operation is performed.
【0015】この関係で、DRAMのメモリセルを構成
するMOSトランジスタには、昇圧電圧に耐える比較的
厚膜のゲート絶縁膜(例えば、6nm)を有するMOS
トランジスタが使用され、外部電源電圧で動作する周辺
回路部を構成するMOSトランジスタには、薄いゲート
絶縁膜(例えば、3.5nm)を有するMOSトランジ
スタが使用されるのが普通である。In this relation, the MOS transistor forming the memory cell of the DRAM has a MOS having a relatively thick gate insulating film (for example, 6 nm) capable of withstanding the boosted voltage.
A MOS transistor having a thin gate insulating film (for example, 3.5 nm) is usually used as a MOS transistor which uses a transistor and constitutes a peripheral circuit portion which operates with an external power supply voltage.
【0016】具体的に説明すると、ワード線、ビット
線、メモリセル、及び、センスアンプを備えたDRAM
において、センスアンプを外部電源電圧の低下と共に低
くした場合、センスアンプの動作速度が遅くなってしま
うため、センスアンプは昇圧電圧で動作させる必要があ
る。また、ビット線のプリチャージ及びメモリセルの書
込動作を高速で行わせるために、これらのトランジスタ
の動作を制御するゲート電圧を昇圧しておく必要があ
る。この結果、メモリセルを構成するMOSトランジス
タのゲート酸化膜の膜厚は前述したように薄くできな
い。More specifically, a DRAM provided with a word line, a bit line, a memory cell, and a sense amplifier.
In the above, if the sense amplifier is lowered along with the decrease of the external power supply voltage, the operation speed of the sense amplifier is slowed down. Further, in order to precharge the bit line and write the memory cell at high speed, it is necessary to boost the gate voltage for controlling the operation of these transistors. As a result, the thickness of the gate oxide film of the MOS transistor forming the memory cell cannot be reduced as described above.
【0017】一方、DRAMに対して各種の電圧を発生
する昇圧電位発生回路は、容量MOSトランジスタ及び
トランスファMOSトランジスタとを備えているが、こ
れらのMOSトランジスタは、昇圧電位が印加される関
係上、メモリセルのMOSトランジスタのゲート酸化膜
と等しい膜厚を有するMOSトランジスタによって構成
されるのが普通である。On the other hand, the boosted potential generating circuit for generating various voltages for the DRAM is provided with a capacitance MOS transistor and a transfer MOS transistor. These MOS transistors are related to the boosted potential. It is usually constituted by a MOS transistor having a film thickness equal to the gate oxide film of the MOS transistor of the memory cell.
【0018】更に、前述したように、種々の回路に対応
した内部電源電位を発生するためには、単に、外部電源
電圧を2倍圧の昇圧電位を発生する昇圧電位発生回路を
用いただけでは、ワード線昇圧電位を初めとするDRA
Mに必要な各種電源電位を発生させることが出来ない。
例えば、外部電源電圧の低下と共に、この種、昇圧電位
発生回路に対しては、ワード線昇圧電位のほか、シェア
ードMOSトランジスタ、ビット線プリチャージMOS
トランジスタ、及び/又は、センスアンプのオーバード
ライブを制御する電位をも供給することが要求される傾
向にある。Further, as described above, in order to generate the internal power supply potential corresponding to various circuits, it is only necessary to use the boosted potential generation circuit that generates the boosted potential of the external power supply voltage which is doubled. DRA including word line boosted potential
It is impossible to generate various power supply potentials required for M.
For example, in addition to the word line boosted potential, a shared MOS transistor and a bit line precharge MOS are provided for this type of boosted potential generation circuit as the external power supply voltage decreases.
It tends to be required to also supply a potential that controls the overdrive of the transistor and / or the sense amplifier.
【0019】上記した点を考慮すると、今後、昇圧電位
発生回路では、3.0〜3.9V以上の高い昇圧電位を発
生させることも必要になるものと考えられる。Considering the above points, it is considered that it is necessary to generate a high boosted potential of 3.0 to 3.9 V or higher in the boosted potential generation circuit in the future.
【0020】一方、上記したように高い昇圧電位を得る
ために、従来と同様に、2倍圧の昇圧電位発生回路が使
用されるものと想定する。まず、昇圧電位発生回路の電
流効率は、通常、負荷電流と消費電流との比(即ち、負
荷電流/消費電流)であらわされるが、2倍圧の昇圧電
位発生回路を用いて、高い電圧を発生しようとすると、
発生される電圧が高くなるにしたがって、電流効率は急
激に低下する。この結果、2倍圧の昇圧電位発生回路を
用いて、高い昇圧電位を発生させた場合、電流効率の低
下を避けることができず、充分な電流供給能力が得られ
ないと言う欠点がある。また、2倍圧の昇圧電位発生回
路を用いて、充分な電流供給能力を得るためには、容量
MOSトランジスタを大きくする必要があり、結果的
に、チップサイズが大きくなってしまう。On the other hand, in order to obtain a high boosted potential as described above, it is assumed that a doubled boosted potential generating circuit is used as in the conventional case. First, the current efficiency of the boosted potential generation circuit is usually expressed by the ratio of the load current to the consumed current (that is, load current / consumed current). When trying to occur
The current efficiency drops sharply as the voltage generated increases. As a result, when a double boosted potential generating circuit is used to generate a high boosted potential, a decrease in current efficiency cannot be avoided and sufficient current supply capability cannot be obtained. Further, in order to obtain a sufficient current supply capability using the doubled boosted potential generating circuit, it is necessary to make the capacitance MOS transistor large, resulting in a large chip size.
【0021】このような状況の下で、高い昇圧電位にお
いても電流効率が安定に保たれる3倍圧の昇圧電位発生
回路を使用することも考慮されている。しかしながら、
3倍圧の昇圧電位発生回路では、発生される電圧自体が
高いため、昇圧電位発生回路に使用されるMOSトラン
ジスタとして、高電圧に耐えるように、ゲート絶縁膜厚
の厚い容量MOSトランジスタを使用しなければならな
い。このことは、3倍圧の昇圧電位発生回路において
も、所望の容量値を得るための容量MOSトランジスタ
として、ゲート絶縁膜の厚いMOSトランジスタを使用
しなければならないことを意味している。Under such circumstances, it is considered to use a triple boosted potential generating circuit whose current efficiency is stably maintained even at a high boosted potential. However,
Since the generated voltage itself is high in the triple boosted potential generation circuit, a capacitance MOS transistor having a thick gate insulating film is used as a MOS transistor used in the boosted potential generation circuit so as to withstand a high voltage. There must be. This means that even in the triple boosted potential generating circuit, a MOS transistor having a thick gate insulating film must be used as a capacitive MOS transistor for obtaining a desired capacitance value.
【0022】しかしながら、厚いゲート絶縁膜を有する
容量MOSトランジスタは、所望の容量値を実現するた
めにはその面積を大きくしなければならず、結果とし
て、チップサイズが大きくなってしまい、昇圧電位発生
回路を小面積で形成することはできないと言う欠点があ
る。However, the capacitance MOS transistor having a thick gate insulating film must have a large area in order to realize a desired capacitance value, resulting in a large chip size and generation of a boosted potential. There is a drawback that the circuit cannot be formed in a small area.
【0023】また、外部電源電圧の低電圧化と共に、ス
ケーリング則に従って、昇圧電位発生回路の容量MOS
トランジスタとトランスファMOSトランジスタとし
て、周辺回路に使用される膜厚の薄いゲート絶縁膜を有
するMOSトランジスタを使用することも考慮されるか
もしれない。Further, as the external power supply voltage is lowered, the capacitance MOS of the boosted potential generating circuit is in accordance with the scaling rule.
It may be considered to use a MOS transistor having a thin gate insulating film used for a peripheral circuit as the transistor and the transfer MOS transistor.
【0024】しかし、薄膜のトランスファMOSトラン
ジスタを使用した昇圧電位発生回路に使用した場合、高
い電位をゲート絶縁膜に与えることができないため、高
い昇圧電位を得ることが出来ず、したがって、高速動作
を行えず、これまた、半導体メモリの高速化の要求に応
えられないと言う欠点が生じる。However, when it is used in a boosted potential generation circuit using a thin film transfer MOS transistor, a high potential cannot be applied to the gate insulating film, so that a high boosted potential cannot be obtained and therefore a high speed operation is possible. However, there is a drawback that the semiconductor memory cannot meet the demand for higher speed.
【0025】本発明の目的は、外部電源電圧の低下に応
じて、2倍圧の昇圧電位だけでなく、種々の電位の発生
をも可能にする半導体メモリに適した昇圧電位発生回路
を提供することである。It is an object of the present invention to provide a boosted potential generation circuit suitable for a semiconductor memory that can generate not only a doubled boosted potential but also various potentials according to a decrease in external power supply voltage. That is.
【0026】本発明の目的は、チップサイズを拡大する
ことなく、大きな電流供給能力を得ることができる昇圧
電位発生回路及びその制御方法を提供することである。An object of the present invention is to provide a boosted potential generation circuit and a control method thereof that can obtain a large current supply capability without increasing the chip size.
【0027】本発明の他の目的は、消費電流の増加を抑
制しつつ、到達レベル、電流供給能力を高めることがで
き、昇圧電位発生回路として使用できる回路構成を提供
することである。Another object of the present invention is to provide a circuit structure which can be used as a boosted potential generating circuit, in which the ultimate level and the current supply capability can be increased while suppressing an increase in consumption current.
【0028】本発明の更に他の目的は、MOSトランジ
スタのゲート絶縁膜を最適化することにより、小面積且
つ高効率な昇圧電位発生回路を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a boosted potential generating circuit having a small area and high efficiency by optimizing the gate insulating film of a MOS transistor.
【0029】本発明の他の目的は、上記した昇圧電位発
生回路を最適に駆動するための制御方法を提供すること
である。Another object of the present invention is to provide a control method for optimally driving the above boosted potential generating circuit.
【0030】[0030]
【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、MOSトランジスタによって構成されたメモリセル
を含む半導体装置に使用される昇圧電位発生回路におい
て、容量素子として使用され、第1及び第2のノード間
に接続された容量MOSトランジスタと、前記第2のノ
ードに接続されたトランスファMOSトランジスタと、
更に、前記第2のノードに接続されたプリチャージMO
Sトランジスタとを備え、前記容量MOSトランジスタ
の前記第1及び第2のノード間の電位差が、前記容量M
OSトランジスタのゲート絶縁膜の耐圧を越えないよう
に、前記容量MOSトランジスタ、前記トランスファM
OSトランジスタ、及び、前記プリチャージMOSトラ
ンジスタのゲートが制御されることを特徴とする昇圧電
位発生回路が得られる。According to one aspect of the present invention, in a boosted potential generation circuit used in a semiconductor device including a memory cell formed of a MOS transistor, the boosted potential generation circuit is used as a capacitive element. A capacitive MOS transistor connected between the two nodes, and a transfer MOS transistor connected to the second node,
Further, a precharge MO connected to the second node
An S-transistor, wherein a potential difference between the first and second nodes of the capacitance MOS transistor is equal to the capacitance M.
In order not to exceed the breakdown voltage of the gate insulating film of the OS transistor, the capacitive MOS transistor and the transfer M
A boosted potential generating circuit is obtained in which the OS transistor and the gate of the precharge MOS transistor are controlled.
【0031】この場合、前記容量MOSトランジスタ
は、前記メモリセルを構成するMOSトランジスタ、或
いは、前記トランスファMOSトランジスタのゲート絶
縁膜の膜厚より薄いゲート絶縁膜を有していることが望
ましい。In this case, it is preferable that the capacitive MOS transistor has a gate insulating film which is thinner than the gate insulating film of the MOS transistor forming the memory cell or the transfer MOS transistor.
【0032】具体的に説明すると、前記容量MOSトラ
ンジスタ及び前記プリチャージMOSトランジスタのゲ
ートには、第1及び第2のクロックとして制御信号が与
えられ、前記トランスファMOSトランジスタのゲート
には、第3のクロックとして制御信号が与えられる構成
を備え、前記第1のクロックによって規定される前記容
量MOSトランジスタのチャージポンプ期間は、前記第
2のクロックによって規定されるプリチャージMOSト
ランジスタのプリチャージ期間とオーバーラップしない
ように制御されると共に、前記第3のクロックによって
規定されるトランスファ期間は、前記チャージポンプ期
間より短くなるように制御される。More specifically, a control signal is applied to the gates of the capacitance MOS transistor and the precharge MOS transistor as first and second clocks, and the gate of the transfer MOS transistor is provided with a third signal. A control signal is supplied as a clock, and a charge pump period of the capacitance MOS transistor defined by the first clock overlaps with a precharge period of a precharge MOS transistor defined by the second clock. The transfer period defined by the third clock is controlled to be shorter than the charge pump period.
【0033】この構成によれば、前記プリチャージMO
Sトランジスタには、外部電源電圧が与えられる構成を
備え、前記トランスファMOSトランジスタからは、前
記外部電源電圧に対して2倍の電位を発生できる。According to this configuration, the precharge MO
An external power supply voltage is applied to the S transistor, and the transfer MOS transistor can generate a potential twice as high as the external power supply voltage.
【0034】本発明の他の実施態様によれば、外部電源
電圧を昇圧する昇圧電位発生回路において、第1及び第
2のノードの間に接続された第1の容量MOSトランジ
スタ、第3及び第4のノード間に接続された第2の容量
MOSトランジスタ、前記外部電源電圧が与えられる電
源端子と前記第2のノード間に接続された第1のプリチ
ャージMOSトランジスタ、及び、前記電源端子と第4
のノード間に接続された第2のプリチャージMOSトラ
ンジスタ、及び、前記第4のノードに接続されたトラン
スファMOSトランジスタとを備え、前記第2のノード
と前記第3のノードの間には、スイッチ回路が接続され
た構成を備え、前記トランスファMOSトランジスタか
らは前記外部電源電圧の3倍圧の電位を発生できること
を特徴とする昇圧電位発生回路が得られる。According to another embodiment of the present invention, in a boosted potential generating circuit for boosting an external power supply voltage, a first capacitive MOS transistor connected between first and second nodes, a third capacitive MOS transistor, and a third capacitive MOS transistor. A second capacitive MOS transistor connected between the four nodes, a power supply terminal to which the external power supply voltage is applied and the first precharge MOS transistor connected between the second node, and the power supply terminal and the Four
A second precharge MOS transistor connected between the first node and the fourth node, and a transfer MOS transistor connected to the fourth node. A switch is provided between the second node and the third node. A boosted potential generating circuit having a configuration in which circuits are connected and capable of generating a potential three times as high as the external power supply voltage is obtained from the transfer MOS transistor.
【0035】この場合、前記第1及び第2の容量MOS
トランジスタは、前記メモリセルを構成するMOSトラ
ンジスタ、或いは、前記トランスファMOSトランジス
タのゲート絶縁膜よりも薄いゲート絶縁膜を有するMO
Sトランジスタによって構成され、前記スイッチ回路
は、前記第2のノードと前記第3のノード間に接続され
た第1のMOSトランジスタと、第3のノードと接地間
に接続された第2及び第3のMOSトランジスタとによ
って構成される。In this case, the first and second capacitance MOSs
The transistor is a MOS transistor that constitutes the memory cell, or an MO transistor that has a gate insulating film thinner than the gate insulating film of the transfer MOS transistor.
The switch circuit includes an S-transistor, and the switch circuit includes a first MOS transistor connected between the second node and the third node, and second and third MOS transistors connected between the third node and ground. Of the MOS transistor.
【0036】更に、具体的に説明すると、前記第1の容
量MOSトランジスタ、前記第1のプリチャージMOS
トランジスタ、前記スイッチ回路、前記第2のプリチャ
ージMOSトランジスタ、及び、前記トランスファMO
Sトランジスタには、制御信号として、それぞれ、第
1、第2、第3、第4、及び、第5のクロックが与えら
れる構成を有し、前記第5のクロックで規定されるトラ
ンスファMOSトランジスタの電荷転送期間は、前記第
1のクロックで規定される第1の容量MOSトランジス
タのチャージポンプ期間と実質的にオーバーラップし、
前記第2及び第4のクロックで規定されるプリチャージ
期間と実質的にオーバーラップしないように、制御され
ることが望ましい。More specifically, the first capacitance MOS transistor and the first precharge MOS transistor will be described.
A transistor, the switch circuit, the second precharge MOS transistor, and the transfer MO
The S-transistor has a configuration in which first, second, third, fourth, and fifth clocks are respectively supplied as control signals, and the transfer MOS transistor defined by the fifth clock is used. The charge transfer period substantially overlaps the charge pump period of the first capacitive MOS transistor defined by the first clock,
It is desirable to control so as not to substantially overlap with the precharge period defined by the second and fourth clocks.
【0037】本発明の別の態様によれば、前記トランス
ファMOSトランジスタは、PチャンネルMOSによっ
て構成され、前記スイッチ回路は、第2及び第3のノー
ド間に接続されたPチャンネルの第1のMOSトランジ
スタと、第3のノードと接地間に直列に接続されたNチ
ャンネルの第2及び第3のMOSトランジスタとを有し
ていることを特徴とする昇圧電位発生回路が得られる。According to another aspect of the present invention, the transfer MOS transistor is a P-channel MOS transistor, and the switch circuit is a P-channel first MOS transistor connected between second and third nodes. A boosted potential generating circuit having a transistor and N-channel second and third MOS transistors connected in series between the third node and the ground is obtained.
【0038】本発明の他の態様によれば、予め定められ
た膜厚を有するゲート絶縁膜を備えた容量MOSトラン
ジスタ、当該容量MOSトランジスタのゲート絶縁膜よ
り厚い膜厚を有するゲート絶縁膜を備えたトランスファ
MOSトランジスタ、及び、前記容量MOSトランジス
タと前記トランスファMOSトランジスタに結合された
プリチャージMOSトランジスタとを含む昇圧電位発生
回路の制御方法において、チャージポンプ期間を規定す
る第1のクロックを前記容量MOSトランジスタに供給
するステップ、前記第1のクロックによるチャージポン
プ期間の開始前に終了するようなプリチャージ期間を決
定する第2のクロックをプリチャージMOSトランジス
タに与えるステップ、及び、前記第1のクロックによる
チャージポンプ期間内に、電荷転送期間を規定する第3
のクロックを前記トランスファMOSトランジスタに供
給するステップとを備え、これによって、前記昇圧期間
内、容量MOSトランジスタに加わる電圧を制限するこ
とを特徴とする制御方法が得られる。According to another aspect of the present invention, a capacitive MOS transistor having a gate insulating film having a predetermined film thickness, and a gate insulating film having a film thickness thicker than the gate insulating film of the capacitive MOS transistor are provided. A transfer MOS transistor, and a control method of a boosted potential generating circuit including the capacitance MOS transistor and a precharge MOS transistor coupled to the transfer MOS transistor, the first clock defining a charge pump period is set to the capacitance MOS transistor. Supplying a second clock to the precharge MOS transistor, the second clock determining a precharge period ending before the start of the charge pump period by the first clock, and the first clock Charge pump period Within the third defining a charge transfer period
To supply the clock to the transfer MOS transistor, thereby limiting the voltage applied to the capacitive MOS transistor during the boosting period.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】図1に、本発明の第1の実施形態
に係る昇圧電位発生回路20を含む回路構成を示し、図
2にその動作を説明するための波形図を示す。1 shows a circuit configuration including a boosted potential generating circuit 20 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a waveform diagram for explaining its operation.
【0040】図1及び2に示された昇圧電位発生回路2
0は、入力側にクロック発振器21を備え、出力側に容
量回路22とレベル検出回路23を備えている。クロッ
ク発振器21は外部電源電圧VDDとして1.8Vの電
圧が与えられ、この外部電源電圧VDDから第1、第
2、及び、第3のクロックIN1、IN2、及び、IN
3が後述するタイミングで与えられる。ここで、これら
第1乃至第3のクロックIN1、IN2、IN3は、制
御信号としての役割を有しているから、制御信号と呼ば
れても良い。Boosted potential generation circuit 2 shown in FIGS. 1 and 2.
0 has a clock oscillator 21 on the input side and a capacitance circuit 22 and a level detection circuit 23 on the output side. The clock oscillator 21 is a voltage of 1.8V is supplied as the external power supply voltage V DD, first from the external power supply voltage V DD, second, and third clock IN1, IN2 and, IN
3 is given at the timing described later. Here, the first to third clocks IN1, IN2, and IN3 have a role as control signals, and thus may be called control signals.
【0041】出力側の容量回路22は昇圧電位発生回路
20の出力電圧を平滑して約2.9Vの内部昇圧電位V
PPを発生させ、半導体メモリの内部回路へ供給する。
また、レベル検出回路23は、内部昇圧電位VPPを検
出し、所定の電位VPP以上の昇圧電位が得られた場合
は、クロック発振器21へフィードバックし、クロック
発振器21の動作を中止させ、所定の電位以下の場合
は、クロック発振器21を動作させる。The capacitance circuit 22 on the output side smooths the output voltage of the boosted potential generating circuit 20 to generate an internal boosted potential V of about 2.9V.
PP is generated and supplied to the internal circuit of the semiconductor memory.
Further, the level detection circuit 23 detects the internal boosted potential V PP , and when a boosted potential equal to or higher than a predetermined potential V PP is obtained, the level detection circuit 23 feeds it back to the clock oscillator 21 to stop the operation of the clock oscillator 21 and set the predetermined potential. When the potential is less than or equal to, the clock oscillator 21 is operated.
【0042】尚、クロック発振器21、容量回路22、
レベル検出回路23は他の実施形態においても同様に使
用されるが、説明を簡略化するため、以下では説明を省
略する。The clock oscillator 21, the capacitance circuit 22,
The level detection circuit 23 is similarly used in other embodiments, but the description thereof will be omitted below for simplification of the description.
【0043】昇圧電位発生回路20はインバータ20
1、202を介して第1のクロックIN1を受けて昇
圧、即ち、チャージポンプ動作を行う容量素子としての
MOSトランジスタ(容量MOSトランジスタ)MC
1、当該容量MOSトランジスタMC1に接続されたト
ランスファMOSトランジスタMT1、及び、両トラン
ジスタMC1及びMT1の間に接続されたプリチャージ
トランジスタMP1とを備えている。また、図示されて
いるように、容量MOSトランジスタMC1は、基板側
ノード(第1のノードN1)と、ゲート側ノード(第2
のノードN2)との間に接続されている。The boosted potential generating circuit 20 is an inverter 20.
A MOS transistor (capacitance MOS transistor) MC as a capacitance element that receives the first clock IN1 via steps 1 and 202 to boost the voltage, that is, perform a charge pump operation.
1, a transfer MOS transistor MT1 connected to the capacitance MOS transistor MC1, and a precharge transistor MP1 connected between both transistors MC1 and MT1. Further, as shown in the figure, the capacitive MOS transistor MC1 has a substrate side node (first node N1) and a gate side node (second node).
Node N2).
【0044】図示されたトランジスタMC1、MT1、
MP1のうち、トランジスタMC1、MP1は薄いゲー
ト絶縁膜を有するMOSトランジスタによって構成され
ており、他方、MT1は厚いゲート絶縁膜を有するMO
Sトランジスタによって構成されている。尚、トランス
ファMOSトランジスタMT1のゲート絶縁膜の厚さ
は、DRAM(ここでは、1トランジスタ、1セル型の
DRAM)のメモリセルを構成するMOSトランジスタ
のゲート絶縁膜の膜厚と同じであるものとする。この例
では、トランスファMOSトランジスタMT1及びDR
AMのメモリセルを構成するMOSトランジスタのゲー
ト絶縁膜(厚いゲート絶縁膜)の膜厚を6nmとする。
一方、薄いゲート絶縁膜とは、外部から供給される電源
電圧VDD以下の電圧で動作するMOSトランジスタに
使用されるゲート絶縁膜であり、その膜厚は、例えば、
3.5nmである。The illustrated transistors MC1, MT1,
Of MP1, the transistors MC1 and MP1 are composed of MOS transistors having a thin gate insulating film, while MT1 is an MO transistor having a thick gate insulating film.
It is composed of an S transistor. The thickness of the gate insulating film of the transfer MOS transistor MT1 is the same as the thickness of the gate insulating film of the MOS transistor that constitutes the memory cell of the DRAM (here, 1-transistor, 1-cell type DRAM). To do. In this example, the transfer MOS transistors MT1 and DR
The film thickness of the gate insulating film (thick gate insulating film) of the MOS transistor forming the AM memory cell is set to 6 nm.
On the other hand, the thin gate insulating film is a gate insulating film used in a MOS transistor that operates at a voltage equal to or lower than the power supply voltage V DD supplied from the outside, and the thickness thereof is, for example,
It is 3.5 nm.
【0045】MOSトランジスタにおける膜厚の違いを
明らかにするために、図1では、MOSトランジスタM
C1、MP1のゲート部分を細線によって示し、他方、
MOSトランジスタMT1のゲート部分を太線によって
示している。したがって、図示されたトランスファMO
SトランジスタMT1は、容量MOSトランジスタMC
1及びプリチャージMOSトランジスタMP1よりも厚
いゲート絶縁膜を有していることが図面上からも分か
る。また、図示されたMOSトランジスタはいずれもN
チャンネルMOSトランジスタである。In order to clarify the difference in film thickness in the MOS transistor, in FIG.
The gate portions of C1 and MP1 are indicated by thin lines, while
The gate portion of the MOS transistor MT1 is indicated by a thick line. Therefore, the illustrated transfer MO
The S transistor MT1 is a capacitive MOS transistor MC
It can be seen from the drawing that the gate insulating film is thicker than 1 and the precharge MOS transistor MP1. In addition, all of the illustrated MOS transistors are N
It is a channel MOS transistor.
【0046】次に、図示された例では、第1のクロック
IN1がインバータ201、202を介して容量MOS
トランジスタMC1に与えられているが、これらインバ
ータ201、202はクロック発振器21内に設けられ
ても良いし、インバータ201、202の数は2つに限
定される必要もない。図示された例の場合、第1のクロ
ックIN1のハイレベル(VDD)期間に、容量MOS
トランジスタMC1はチャージポンプ動作を行うから、
第1のクロックIN1は容量MOSトランジスタMC1
のチャージポンプ期間を規定している。Next, in the illustrated example, the first clock IN1 passes through the inverters 201 and 202 and the capacitive MOS.
Although provided to the transistor MC1, the inverters 201 and 202 may be provided in the clock oscillator 21, and the number of the inverters 201 and 202 need not be limited to two. In the case of the illustrated example, the capacitance MOS is provided during the high level (V DD ) period of the first clock IN1.
Since the transistor MC1 performs a charge pump operation,
The first clock IN1 is the capacitive MOS transistor MC1
Stipulates the charge pump period.
【0047】更に、プリチャージMOSトランジスタM
P1のゲートには、クロック発振器21から、第2のク
ロックIN2が与えられており、ドレインには電源電圧
VD Dが与えられている。また、そのソースは容量MO
SトランジスタMC1とトランスファMOSトランジス
タMT1の共通接続点に接続されている。この構成で
は、第2のクロックIN2がハイレベル(2VDD)に
ある期間中、プリチャージMOSトランジスタMP1は
オン状態となり、容量MOSトランジスタMC1をプリ
チャージする。したがって、第2のクロックIN2はプ
リチャージ期間を規定し、図示された例の場合、プリチ
ャージ期間とチャージポンプ期間とはオーバーラップし
ていないことが分る。Further, the precharge MOS transistor M
The gate of P1, from the clock oscillator 21, is given a second clock IN2 is, the power supply voltage V D D is given to the drain. In addition, the source is the capacity MO
It is connected to a common connection point of the S transistor MC1 and the transfer MOS transistor MT1. In this configuration, the precharge MOS transistor MP1 is turned on during the period when the second clock IN2 is at the high level (2V DD ) and precharges the capacitive MOS transistor MC1. Therefore, the second clock IN2 defines the precharge period, and in the illustrated example, it can be seen that the precharge period and the charge pump period do not overlap.
【0048】他方、トランスファMOSトランジスタM
T1のゲートには、クロック発振器21から第3のクロ
ックIN3が与えられ、当該第3のクロックIN3のハ
イレベル(3VDD)期間、トランスファMOSトラン
ジスタMT1はオン状態となり、電荷の転送が行われ
る。したがって、第3のクロックIN3はトランスファ
MOSトランジスタMT1の電荷転送期間を規定し、こ
の電荷転送期間はプリチャージ期間とオーバーラップし
ていない。On the other hand, the transfer MOS transistor M
The gate of T1 is supplied with the third clock IN3 from the clock oscillator 21, and during the high level (3V DD ) period of the third clock IN3, the transfer MOS transistor MT1 is turned on and the charge is transferred. Therefore, the third clock IN3 defines the charge transfer period of the transfer MOS transistor MT1, and this charge transfer period does not overlap with the precharge period.
【0049】図2を更に参照して、図1に示された昇圧
電位発生回路20の動作を更に具体的に説明する。ま
ず、クロック発振器21は、図2に示すように、0電位
からV DDまで変化する電圧振幅VDDの第1のクロッ
クIN1を発生する一方、2V DDからVDDの間で変
化する電圧振幅VDDの第2のクロックIN2、及び、
VDDから3VDDまで変化する電圧振幅2VDDの第
3のクロックIN3を発生する。With further reference to FIG. 2, the boost shown in FIG.
The operation of the potential generation circuit 20 will be described more specifically. Well
However, as shown in FIG. 2, the clock oscillator 21 has 0 potential.
To V DDVoltage amplitude V which changes toDDThe first clock
Generates IN1 while 2V DDTo VDDStrange between
Voltage amplitude VDDSecond clock IN2 of
VDDTo 3VDDVoltage amplitude 2V that changes toDDThe first
3 clock IN3 is generated.
【0050】図2からも明らかな通り、第2のクロック
IN2が2VDDからVDDのレベルまで低下し、プリ
チャージが終了すると、第2のクロックIN2がVDD
のレベルにあり、プリチャージMOSトランジスタMP
1がオフ状態にある期間内に、第1のクロックIN1が
VDDのレベルまで上昇して、容量MOSトランジスタ
MC1をチャージポンプする。また、第1のクロックI
N1がVDDレベルにある期間中に、第3のクロックI
N3が3VDDの電位まで上昇する。この結果、トラン
スファMOSトランジスタMT1がオン状態となり、容
量MOSトランジスタMC1の電荷は、トランスファM
OSトランジスタMT1を介して半導体メモリの内部回
路に供給される。このように、第3のクロックIN3
は、第1のクロックIN1がVDDレベルにある期間内
に正確に立ち上がるように制御されている。換言すれ
ば、第1のクロックIN1のパルス幅は、第3のクロッ
クIN3のパルス幅よりも、前縁及び後縁において、各
マージン幅(例えば、0.5ns)だけ広くなってい
る。また、同様に第2のクロックIN2のローレベル期
間は第1のクロックIN1のハイレベル期間よりも広く
なるように制御されている。As is apparent from FIG. 2, when the second clock IN2 drops from the level of 2V DD to V DD and the precharge is completed, the second clock IN2 changes to V DD.
The precharge MOS transistor MP
In the period in which 1 is in the off state, the first clock IN1 rises to the level of V DD , and the capacitance MOS transistor MC1 is charge pumped. Also, the first clock I
During the period when N1 is at V DD level, the third clock I
N3 rises to a potential of 3V DD . As a result, the transfer MOS transistor MT1 is turned on, and the charge of the capacitance MOS transistor MC1 is transferred to the transfer M.
It is supplied to the internal circuit of the semiconductor memory through the OS transistor MT1. In this way, the third clock IN3
Are controlled so that the first clock IN1 rises accurately within the period in which the first clock IN1 is at the V DD level. In other words, the pulse width of the first clock IN1 is wider than the pulse width of the third clock IN3 by each margin width (for example, 0.5 ns) at the leading edge and the trailing edge. Similarly, the low level period of the second clock IN2 is controlled to be wider than the high level period of the first clock IN1.
【0051】尚、上記した電圧振幅を有する第1乃至第
3のクロックIN1〜IN3を発生すると共に、第1乃
至第3のクロックIN1〜IN3を前述したタイミング
関係で発生するクロック発振器21は、通常の回路技術
を用いて容易に実現できるから、ここでは、詳述しな
い。The clock oscillator 21 that generates the first to third clocks IN1 to IN3 having the above-described voltage amplitude and the first to third clocks IN1 to IN3 in the above-described timing relationship is usually Since it can be easily realized by using the circuit technology of, the detailed description is omitted here.
【0052】図2には、図1に示された各ノードN1及
びN2の電位の波形を第1〜第3のクロックIN1〜I
N3の波形と共に示している。図2からも明らかなよう
に、第1のクロックIN1の生成に先立ち、第2のクロ
ックIN2のレベルが2VD DレベルからVDDレベル
へ変化している。このことは、第1のクロックIN1が
立ち上がる前に、プリチャージMOSトランジスタMP
1によるプリチャージは終了して、当該プリチャージM
OSトランジスタMP1はオフ状態にあることを意味し
ている。FIG. 2 shows the waveforms of the potentials of the nodes N1 and N2 shown in FIG. 1 as the first to third clocks IN1 to I.
It is shown together with the waveform of N3. As it is clear from FIG. 2, prior to generation of the first clock IN1, the level of the second clock IN2 changes from 2V D D level to V DD level. This means that before the first clock IN1 rises, the precharge MOS transistor MP
The precharge by 1 is completed, and the precharge M
This means that the OS transistor MP1 is in the off state.
【0053】この状態で、第1のクロックIN1がイン
バータ201、202を介して、容量MOSトランジス
タMC1に与えられると、容量MOSトランジスタMC
1の第1のノード電位N1及び第2のノードN2の電位
は図2に示すように変化する。容量MOSトランジスタ
MC1は第2のノードN2の電位を常に第1のノードN
1より高くなるようにする。即ち、容量MOSトランジ
スタMC1の第1のノード電位N1は、第1のクロック
IN1と同様に、第1のクロックIN1に同期して接地
電位0とVDD電位との間で変化し、他方、容量MOS
トランジスタMC1の第2のノード電位N2は、プリチ
ャージMOSトランジスタMP1によりVDDの電位に
プリチャージされているから、図2に示すように、第1
のクロックIN1に同期してVDD電位と2VDD電位
の間で変化する。In this state, when the first clock IN1 is applied to the capacitance MOS transistor MC1 via the inverters 201 and 202, the capacitance MOS transistor MC1
The potentials of the first node potential N1 and the second node N2 of 1 change as shown in FIG. The capacitive MOS transistor MC1 keeps the potential of the second node N2 constant at the first node N2.
It should be higher than 1. That is, the first node potential N1 of the capacitance MOS transistor MC1 changes between the ground potential 0 and the V DD potential in synchronization with the first clock IN1 in the same manner as the first clock IN1, while the capacitance MOS
Since the second node potential N2 of the transistor MC1 is precharged to the potential of V DD by the precharge MOS transistor MP1, as shown in FIG.
Varying between V DD potential and 2V DD potential in synchronization with a clock IN1.
【0054】ここで、第2のノードN2電位の波形と第
1のノードN1電位の波形を参照すると、図1に示され
た昇圧電位発生回路20の構成では、第2のノードN2
電位と第1のノードN1電位との間の電位差は、常に、
VDDに維持されており、この電位差はVDDを超える
ことなく一定に保たれている。このため、容量MOSト
ランジスタMC1としては、メモリセルを構成するMO
Sトランジスタや、トランスファMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜と比較して、膜厚の薄いゲート絶縁膜を有
するMOSトランジスタを使用して、所望の容量値を得
ることができる。このことは、小面積で所望の容量を有
する容量MOSトランジスタMC1を構成できることを
意味している。Here, referring to the waveform of the potential of the second node N2 and the waveform of the potential of the first node N1, in the configuration of the boosted potential generating circuit 20 shown in FIG. 1, the second node N2 is used.
The potential difference between the potential and the potential of the first node N1 is always
It is maintained at V DD , and this potential difference is kept constant without exceeding V DD . Therefore, the capacitive MOS transistor MC1 is an MO that constitutes a memory cell.
A desired capacitance value can be obtained by using a MOS transistor having a gate insulating film that is thinner than the gate insulating film of an S transistor or a transfer MOS transistor. This means that the capacitance MOS transistor MC1 having a small area and a desired capacitance can be configured.
【0055】図2を更に参照すると、容量MOSトラン
ジスタMC1のゲート側ノードN2に接続されたトラン
スファMOSトランジスタMT1には、VDD(ローレ
ベル)と3VDD(ハイレベル)の電位の間で変化する
第3のクロックIN3が与えられている。図示された例
では、ゲート側ノード電位N2が2VDDの電位を取っ
ている期間内に、トランスファMOSトランジスタMT
1のゲートに供給されている第3のクロックIN3はハ
イレベルとなっている。この結果、第3のクロックIN
3のハイレベル期間中、トランスファMOSトランジス
タMT1はオン状態となって、容量MOSトランジスタ
MC1からの電荷を容量回路22に転送する。容量回路
22は、転送された電荷を平滑して、昇圧された電圧V
PPを発生する。図示された例では、上記した第1のク
ロックIN1のハイレベル期間は、昇圧期間を規定して
いる。他方、第2のクロックIN2のハイレベル期間
は、プリチャージMOSトランジスタMP1のプリチャ
ージ期間を規定しており、このプリチャージ期間は昇圧
期間と重ならないように調整されている。言い換えれ
ば、この例の場合、昇圧は、プリチャージされていない
期間に行われることが判る。また、第3のクロックIN
3のハイレベル期間は、トランスファMOSトランジス
タMT1の電荷転送期間を規定しており、昇圧期間より
短くなるように調整されている。With further reference to FIG. 2, the transfer MOS transistor MT1 connected to the gate side node N2 of the capacitive MOS transistor MC1 changes between the potentials of V DD (low level) and 3 V DD (high level). The third clock IN3 is provided. In the illustrated example, the transfer MOS transistor MT is transferred within a period in which the gate-side node potential N2 has a potential of 2V DD.
The third clock IN3 supplied to the first gate is at high level. As a result, the third clock IN
During the high level period of 3, the transfer MOS transistor MT1 is turned on, and the charge from the capacitive MOS transistor MC1 is transferred to the capacitive circuit 22. The capacitance circuit 22 smoothes the transferred charges to obtain the boosted voltage V
Generate PP . In the illustrated example, the high level period of the first clock IN1 described above defines the boosting period. On the other hand, the high level period of the second clock IN2 defines the precharge period of the precharge MOS transistor MP1, and the precharge period is adjusted so as not to overlap with the boosting period. In other words, in the case of this example, it is understood that the boosting is performed during the period in which it is not precharged. Also, the third clock IN
The high level period of 3 defines the charge transfer period of the transfer MOS transistor MT1 and is adjusted to be shorter than the boosting period.
【0056】このような構成によれば、トランスファM
OSトランジスタMT1は、プリチャージMOSトラン
ジスタMP1によるブリチャージが完全に終了し、更に
昇圧された後、電荷を転送しているため、電荷の転送を
確実に行うことができる。また、トランスファMOSト
ランジスタMT1には、VDDより高い電位3VDDを
有する第3のクロックIN3が与えられ、この第3のク
ロックIN3によりオン状態となっている。図示された
例のように、トランスファMOSトランジスタMT1と
して、厚膜のゲート絶縁膜を有するMOSトランジスタ
を使用し、2V DDの電圧振幅を有する第3のクロック
IN3でトランスファMOSトランジスタを駆動するこ
とにより、迅速に電荷を転送できると共に充分な電流供
給能力を得ることができる。According to this structure, the transfer M
The OS transistor MT1 is a precharge MOS transistor.
The recharge by Dista MP1 is completed, and
After the voltage is boosted, the charge is transferred.
It can be done reliably. In addition, transfer MOS transistor
V for the transistor MT1DDHigher potential 3VDDTo
A third clock IN3 having a third clock
It is turned on by the lock IN3. Illustrated
As in the example, the transfer MOS transistor MT1 and
And a MOS transistor having a thick gate insulating film
2V DDClock having a voltage swing of
The transfer MOS transistor can be driven by IN3.
This allows for rapid charge transfer and sufficient current supply.
You can get wages.
【0057】上記したことからも明らかなように、クロ
ックIN1〜IN3を使用して、図示されたトランジス
タを制御することにより容量MOSトランジスタMC1
としては、薄膜のゲート絶縁膜を有するMOSトランジ
スタを使用できる。As is clear from the above description, by using the clocks IN1 to IN3 to control the illustrated transistors, the capacitive MOS transistor MC1 is controlled.
For, a MOS transistor having a thin gate insulating film can be used.
【0058】このことは、薄いゲート絶縁膜で耐圧の低
いMOSトランジスタを容量MOSトランジスタとして
使用できることを意味している。薄膜のゲート絶縁膜を
有する容量MOSトランジスタは、小面積で大容量を実
現でき、チップサイズを縮小するのに有効である。例え
ば、厚さ3.5nmのゲート絶縁膜を有するMOSトラ
ンジスタを容量MOSトランジスタとして用いることに
より、メモリセルを構成するMOSトランジスタや、ト
ランスファMOSトランジスタに使用される厚さ6.0
nmのゲート絶縁膜を有するMOSトランジスタを容量
MOSトランジスタとして用いる場合に比較して、昇圧
電位発生回路に要する面積を30%程度縮小することが
できる。This means that a MOS transistor having a thin gate insulating film and a low breakdown voltage can be used as a capacitive MOS transistor. A capacitive MOS transistor having a thin gate insulating film can realize a large capacity in a small area and is effective in reducing the chip size. For example, by using a MOS transistor having a gate insulating film with a thickness of 3.5 nm as a capacitive MOS transistor, a thickness of 6.0 used for a MOS transistor forming a memory cell or a transfer MOS transistor.
The area required for the boosted potential generating circuit can be reduced by about 30% as compared with the case where a MOS transistor having a gate insulating film of nm is used as a capacitive MOS transistor.
【0059】上記した昇圧電位発生回路をDRAMに使
用する場合、外部電源電圧VDDを1.8Vとし、所望
の昇圧電位を2.9V、トランスファMOSトランジス
タの閾値を0.5Vとすれば、昇圧されたノード電位N
2は2x1.8V(3.6V)となり、このとき、トラ
ンスファMOSトランジスタMT1のゲートレベル(I
N3)は3x1.8V(5.4V)となる。このとき、
トランスファMOSトランジスタMT1のゲート・ソー
ス間の電位は、閾値以上の電位差であり、ノードN2か
らの電荷の転送を迅速に行うことができる。When the above boosted potential generating circuit is used in a DRAM, if the external power supply voltage V DD is 1.8 V, the desired boosted potential is 2.9 V, and the threshold value of the transfer MOS transistor is 0.5 V, the boosted voltage is boosted. Node potential N
2 becomes 2 × 1.8V (3.6V), and at this time, the gate level of the transfer MOS transistor MT1 (I
N3) becomes 3 × 1.8V (5.4V). At this time,
The potential between the gate and the source of the transfer MOS transistor MT1 is a potential difference equal to or more than the threshold value, and the charge from the node N2 can be transferred quickly.
【0060】このように、各クロック信号の立ち上がり
/立下りにマージンを与え、容量MOSトランジスタM
C1に印加される電位差をVDD以内とするように制御
することにより、容量MOSトランジスタMC1におけ
るゲート絶縁膜の膜厚の薄膜化を可能にしている。In this way, a margin is given to the rising / falling edge of each clock signal, and the capacitance MOS transistor M
By controlling the potential difference applied to C1 to be within V DD, it is possible to reduce the thickness of the gate insulating film in the capacitive MOS transistor MC1.
【0061】また、図示された実施形態では、トランス
ファMOSトランジスタMT1のゲート絶縁膜の膜厚を
厚いゲート膜厚としたが、図1、図2に示すように、ク
ロックIN3のハイレベルを2VDDとすることによっ
て、薄いゲート膜厚にすることができる。In the illustrated embodiment, the gate insulating film of the transfer MOS transistor MT1 has a large film thickness, but as shown in FIGS. 1 and 2, the high level of the clock IN3 is set to 2V DD. Thus, the gate thickness can be reduced.
【0062】この場合も、トランスファMOSトランジ
スタMT1のゲート・ソース間電位は、2xVDD ―
VPP =2x1.8 − 2.9= 0.7Vとな
り、トランスファMOSトランジスタMT1はオン状態
となり、電荷を転送できる。Also in this case, the gate-source potential of the transfer MOS transistor MT1 is 2 × V DD −
V PP = 2 × 1.8−2.9 = 0.7 V, the transfer MOS transistor MT1 is turned on, and charges can be transferred.
【0063】このように、全てのMOSトランジスタを
薄膜化することで、更に、小面積の昇圧電位発生回路が
得られる。逆に、プリチャージMOSトランジスタMP
1のゲート膜厚を厚くしても良い。しかし、昇圧電位が
内部回路に供給されると、大きな電圧変動が生じるた
め、トランスファMOSトランジスタMT1は厚いゲー
ト膜厚とすることが後述する他の実施形態を含めてより
好ましい。As described above, by thinning all the MOS transistors, a boosted potential generating circuit having a smaller area can be obtained. On the contrary, the precharge MOS transistor MP
The gate film thickness of 1 may be increased. However, when the boosted potential is supplied to the internal circuit, a large voltage fluctuation occurs. Therefore, it is more preferable that the transfer MOS transistor MT1 has a thick gate film thickness including other embodiments described later.
【0064】図3を参照すると、本発明の第2の実施形
態に係る昇圧電位発生回路20aは、トランスファMO
SトランジスタMT1として、厚膜のゲート絶縁膜を有
するPチャンネルMOSトランジスタが使用されている
以外、図1に示す昇圧電位発生回路20と同様である。
また、PチャンネルMOSトランジスタをトランスファ
MOSトランジスタMT1として使用している関係上、
当該PチャンネルMOSトランジスタのゲートに与えら
れる第3のクロックIN3は、図4に示すように、図2
の第3のクロックIN3とは、異なる極性を有してい
る。即ち、図4に示された第3のクロックIN3は2V
DDと0電位との間で変化する電圧振幅を有している。
図3に示す構成では、第3のクロックIN3によって、
図1の場合と同様に、外部電源電圧VDDの2倍圧の昇
圧電圧VPPを発生させることができる。Referring to FIG. 3, the boosted potential generating circuit 20a according to the second embodiment of the present invention is a transfer MO.
The S-transistor MT1 is the same as the boosted potential generation circuit 20 shown in FIG. 1 except that a P-channel MOS transistor having a thick gate insulating film is used.
Further, because the P-channel MOS transistor is used as the transfer MOS transistor MT1,
The third clock IN3 given to the gate of the P-channel MOS transistor is, as shown in FIG.
Has a polarity different from that of the third clock IN3. That is, the third clock IN3 shown in FIG.
It has a voltage amplitude that varies between DD and zero potential.
In the configuration shown in FIG. 3, by the third clock IN3,
As in the case of FIG. 1, it is possible to generate the boosted voltage V PP that is double the external power supply voltage V DD .
【0065】また、トランスファMOSトランジスタM
T1を薄膜化する場合は、図4の点線で示すように、V
DDをローレベルとする第3のクロックIN3を使用す
れば、全てのMOSトランジスタを薄膜化できる。しか
し、内部回路に供給された昇圧電位は内部回路で使用さ
れることにより、昇圧電位が大幅に低下する場合もあ
り、また、高い制御電圧を与え、高速に内部回路に供給
するためには、トランスファMOSトランジスタMT1
のゲート膜厚は厚膜がより好ましい。Further, the transfer MOS transistor M
When thinning T1, as shown by the dotted line in FIG.
If the third clock IN3 that sets DD to the low level is used, all the MOS transistors can be thinned. However, since the boosted potential supplied to the internal circuit is used in the internal circuit, the boosted potential may be significantly reduced. Also, in order to supply a high control voltage and supply the internal circuit at high speed, Transfer MOS transistor MT1
The gate film thickness is more preferably a thick film.
【0066】図5を参照して、本発明の第3の実施形態
に係る昇圧電位発生回路を説明する。A boosted potential generating circuit according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0067】図5に示された昇圧電位発生回路20b
は、図1に示された構成に、レベル変換回路を接続した
構成を有し、外部電源電圧VDDの2倍圧の電位VPP
を発生する。昇圧電位発生回路20bは、図1と同様
に、容量MOSトランジスタMC1(以下、第1の容量
MOSトランジスタと呼ぶ)、プリチャージMOSトラ
ンジスタMP1(以下、第1のプリチャージMOSトラ
ンジスタと呼ぶ)、及び、トランスファトランジスタM
T1を備えると共に、第1乃至第6のMOSトランジス
タM1〜M6、第2の容量MOSトランジスタMC2に
よって構成されたレベル変換回路を有している。第1の
容量MOSトランジスタMC1には、インバータ20
1、202を介して、第1のクロックIN1が与えられ
ており、プリチャージMOSトランジスタMP1には、
第2のクロックIN2が与えられている。また、トラン
スファトランジスタMT1のゲートには、レベル変換回
路を介して第3のクロックIN3が供給され、且つ、第
2のプリチャージMOSトランジスタMP2のソースが
接続されている。第2のプリチャージMOSトランジス
タMP2のゲートには、第4のクロックIN4が供給さ
れている。Boosted potential generating circuit 20b shown in FIG.
Has a configuration in which a level conversion circuit is connected to the configuration shown in FIG. 1, and has a potential V PP that is double the external power supply voltage V DD.
To occur. The boosted potential generation circuit 20b includes a capacitive MOS transistor MC1 (hereinafter referred to as a first capacitive MOS transistor), a precharge MOS transistor MP1 (hereinafter referred to as a first precharge MOS transistor), and , Transfer transistor M
In addition to having T1, it has a level conversion circuit composed of first to sixth MOS transistors M1 to M6 and a second capacitance MOS transistor MC2. The first capacitance MOS transistor MC1 has an inverter 20
The first clock IN1 is applied via 1, 202 to the precharge MOS transistor MP1.
The second clock IN2 is provided. Further, the gate of the transfer transistor MT1 is supplied with the third clock IN3 via the level conversion circuit, and the source of the second precharge MOS transistor MP2 is connected. The fourth clock IN4 is supplied to the gate of the second precharge MOS transistor MP2.
【0068】更に、レベル変換回路を構成する第1〜第
6のMOSトランジスタM1〜M6は、外部電源電圧V
DDより高い昇圧電圧VPPが与えられるため、厚膜の
ゲート絶縁膜を有するトランジスタによって構成されて
いる。Furthermore, the first to sixth MOS transistors M1 to M6 forming the level conversion circuit are connected to the external power supply voltage V.
Since the boosted voltage V PP higher than that of DD is applied, it is configured by a transistor having a thick gate insulating film.
【0069】具体的に説明すると、図示されたレベル変
換回路を構成する第1、第3、及び、第4のMOSトラ
ンジスタM1、M3、及び、M4はPチャンネルMOS
トランジスタであり、残りのMOSトランジスタM2、
M5、及び、M6はNチャンネルMOSトランジスタで
ある。昇圧電位発生回路の出力端子と同じ電位が与えら
れるノードN3と、接地電位VSSとの間には、第1及
び第2のMOSトランジスタM1、M2が直列に接続さ
れると共に、第4及び第6のMOSトランジスタM4、
M6も直列に接続されている。更に、第1及び第2のM
OSトランジスタM1、M2の夫々のドレイン共通接続
点は、第2の容量MOSトランジスタMC2の基板側に
接続されている。一方、第4及び第6のMOSトランジ
スタM4、M6の共通接続点は、第1及び第2のMOS
トランジスタM1、M2のゲートに接続され、第3のM
OSトランジスタM3のゲートにも接続されている。More specifically, the first, third, and fourth MOS transistors M1, M3, and M4 forming the illustrated level conversion circuit are P-channel MOS.
The remaining MOS transistor M2, which is a transistor,
M5 and M6 are N-channel MOS transistors. A boosted potential generating node N3 to the same potential is applied to the output terminal of the circuit, between the ground potential V SS, with the first and second MOS transistors M1, M2 are connected in series, fourth and 6 MOS transistors M4,
M6 is also connected in series. Furthermore, the first and second M
The common drain connection points of the OS transistors M1 and M2 are connected to the substrate side of the second capacitive MOS transistor MC2. On the other hand, the common connection point between the fourth and sixth MOS transistors M4 and M6 is the first and second MOS transistors.
It is connected to the gates of the transistors M1 and M2, and the third M
It is also connected to the gate of the OS transistor M3.
【0070】ノードN3と第3のクロックIN3端子間
には、第3及び第5のMOSトランジスタM3、M5が
直列に接続され、その共通接続点は、第4のMOSトラ
ンジスタM4のゲートに接続されている。また、第5の
MOSトランジスタM5のソースは、第6のMOSトラ
ンジスタM6のゲートに接続され、当該第5のMOSト
ランジスタM5のソースには、第3のクロックIN3が
与えられている。更に、第5のMOSトランジスタM5
のゲートはVDDに接続されている。Third and fifth MOS transistors M3 and M5 are connected in series between the node N3 and the third clock IN3 terminal, and their common connection point is connected to the gate of the fourth MOS transistor M4. ing. The source of the fifth MOS transistor M5 is connected to the gate of the sixth MOS transistor M6, and the source of the fifth MOS transistor M5 is supplied with the third clock IN3. Further, a fifth MOS transistor M5
Has its gate connected to V DD .
【0071】第2の容量MOSトランジスタMC2のゲ
ート側はノードN4を介してトランスファMOSトラン
ジスタMT1に接続され、且つ、当該ノードN4には、
第2のプリチャージMOSトランジスタMP2のソース
に接続されている。The gate side of the second capacitance MOS transistor MC2 is connected to the transfer MOS transistor MT1 via the node N4, and the node N4 is connected to the node N4.
It is connected to the source of the second precharge MOS transistor MP2.
【0072】図示されているように、第1及び第2のプ
リチャージMOSトランジスタMP1、MP2のドレイ
ン、及び、第5のMOSトランジスタM5のゲートに
は、外部電源電圧VDDが供給され、他方、第2及び第
6のMOSトランジスタM2及びM6のソースは、接地
電位VSS に接続されている。As shown in the figure, the external power supply voltage V DD is supplied to the drains of the first and second precharge MOS transistors MP1 and MP2, and the gate of the fifth MOS transistor M5, while the source of the MOS transistors M2 and M6 of the second and sixth, are connected to the ground potential V SS.
【0073】図5に示された昇圧電位発生回路20bの
動作を図6に示された波形図を参照して説明する。ま
ず、図5に示されているように、第1のクロックIN1
は、図2と同様に、電圧振幅VDDを有し、0レベル
(ローレベル)とVDDレベル(ハイレベル)の間で変
化し、他方、第2のクロックIN2は2VDDレベル
(ハイレベル)とVDDレベル(ローレベル)の間で変
化している。ここで、第1のクロックIN1のハイレベ
ル期間は第2のクロックIN2の低レベル期間より短く
なるように設定されている。更に、第3のクロックIN
3は0レベル(ローレベル)とVDDレベル(ハイレベ
ル)との間で変化し、そのハイレベル期間は、第1のク
ロックIN1のハイレベル期間より短くなるように調整
されている。更に、第4のクロックIN4は第1のクロ
ックIN1に対して逆極性を有しており、2VDDレベ
ル(ハイレベル)とVDD(ローレベル)との間で変化
する。上記した第1〜第4のクロックIN1〜IN4は
図1と同様にクロック発振器21によって発生される。The operation of boosted potential generating circuit 20b shown in FIG. 5 will be described with reference to the waveform chart shown in FIG. First, as shown in FIG. 5, the first clock IN1
Has a voltage amplitude V DD and changes between 0 level (low level) and V DD level (high level) as in FIG. 2, while the second clock IN2 is 2 V DD level (high level). ) And V DD level (low level). Here, the high level period of the first clock IN1 is set to be shorter than the low level period of the second clock IN2. Furthermore, the third clock IN
3 changes between 0 level (low level) and V DD level (high level), and the high level period is adjusted to be shorter than the high level period of the first clock IN1. Further, the fourth clock IN4 has a polarity opposite to that of the first clock IN1 and changes between 2V DD level (high level) and V DD (low level). The above-mentioned first to fourth clocks IN1 to IN4 are generated by the clock oscillator 21 as in FIG.
【0074】第2のクロックIN2がハイレベル(2V
DD)を取り、第4のクロックIN4もハイレベル(2
VDD)の状態にある期間、第1及び第2のプリチャー
ジMOSトランジスタMP1、MP2がオンになる。こ
のとき、第1の容量MOSトランジスタMC1のノード
N1及びN2の電位は、図6に示すように、それぞれ0
及びVDDレベルになる。また、ノードN4はVDDの
レベルを取る。これは、第3のクロックIN3がローレ
ベルを取り、この状態では、第5、第4、及び、第2の
MOSトランジスタM5、M4、及び、M2がオンにな
り、第2の容量MOSトランジスタMC2のノードN5
がローレベル(Vss)になるからである。The second clock IN2 is at a high level (2V
DD ) and the fourth clock IN4 is also at high level (2
The first and second precharge MOS transistors MP1 and MP2 are turned on during the period of V DD ). At this time, the potentials of the nodes N1 and N2 of the first capacitive MOS transistor MC1 are 0 as shown in FIG.
And V DD level. Further, the node N4 takes the level of V DD . This is because the third clock IN3 has a low level, and in this state, the fifth, fourth, and second MOS transistors M5, M4, and M2 are turned on, and the second capacitance MOS transistor MC2. Node N5
Is at a low level (Vss).
【0075】続いて、第2のクロックIN2がローレベ
ルに移行し、且つ、第1のクロックIN1がハイレベ
ル、第4のクロックIN4がローレベルになると、第1
及び第2のプリチャージMOSトランジスタMP1、M
P2はオフになる。この時、ノードN3の電位は、略V
PPの電位に保たれている。この状態で、第3のクロッ
クIN3がハイレベルになると、第6及び第1のMOS
トランジスタM6、M1がオンになり、結果として、ノ
ードN3を通して、昇圧電位VPPが第2の容量MOS
トランジスタMC2のノードN5に与えられる。このた
め、第2の容量MOSトランジスタMC2のゲート側電
位N4は、図6に示すように、VDD+V PPまで上昇
する。電位VPPは電位VDDよりも高いから、図6に
示すように、ノードN4に接続されたトランスファMO
SトランジスタMT1のゲートの電位は、2VDDを越
え、3VDDに近いレベルに達する。したがって、図1
と同様に、トランスファMOSトランジスタMT1は、
迅速に電荷を転送することができ、容量回路22を通し
て略一定の昇圧電位VPPを発生することができる。Then, the second clock IN2 goes low.
And the first clock IN1 goes high.
When the fourth clock IN4 goes low,
And the second precharge MOS transistors MP1 and M
P2 turns off. At this time, the potential of the node N3 is approximately V
PPIt is kept at the potential of. In this state, the third clock
When the IN3 becomes high level, the sixth and first MOS
Transistors M6 and M1 are turned on, resulting in
Boosted potential V through node N3PPIs the second capacitive MOS
It is applied to node N5 of transistor MC2. others
Therefore, the gate side voltage of the second capacitance MOS transistor MC2 is
The position N4 is V as shown in FIG.DD+ V PPRise to
To do. Potential VPPIs the potential VDDHigher than that,
As shown, transfer MO connected to node N4
The gate potential of the S transistor MT1 is 2VDDOver
Eh, 3VDDReach a level close to. Therefore, FIG.
Similarly to the transfer MOS transistor MT1,
The charge can be transferred quickly, and
It is possible to generate a substantially constant boosted potential VPP.
【0076】この実施形態においても、トランスファM
OSトランジスタMT1を薄膜化することも可能であ
る。しかしながら、図4に関連して説明したように、内
部回路に供給された昇圧電位は内部回路で使用されるこ
とにより、昇圧電位が大幅に低下する場合もあり、ま
た、高い制御電圧を与え、高速に内部回路に供給するた
めには、トランスファMOSトランジスタMT1のゲー
ト膜厚は厚膜がより好ましい。In this embodiment as well, the transfer M
It is also possible to thin the OS transistor MT1. However, as described with reference to FIG. 4, the boosted potential supplied to the internal circuit may be significantly reduced by being used in the internal circuit, and a high control voltage may be applied. In order to supply the internal circuit at high speed, it is more preferable that the transfer MOS transistor MT1 has a thick gate film.
【0077】図7を参照すると、本発明の第4の実施形
態に係る昇圧電位発生回路20cは、トランスファMO
SトランジスタMT1としてPチャンネルMOSトラン
ジスタを使用している点で、図5に示された昇圧電位発
生回路20bと相違している。この関係で、図7の回路
は、図5に示された第2のプリチャージMOSトランジ
スタMC2を含んでいない。また、図7に示された昇圧
電位発生回路20cでは、トランスファMOSトランジ
スタMT1のゲート電位であるノードN4の電位が図8
に示すように、接地電位0レベル(VSS)とVPPレ
ベルとの間で変化すること以外、図5及び6と同様であ
るので、説明を省略する。Referring to FIG. 7, the boosted potential generating circuit 20c according to the fourth embodiment of the present invention is a transfer MO.
It differs from boosted potential generating circuit 20b shown in FIG. 5 in that a P-channel MOS transistor is used as S transistor MT1. In this regard, the circuit of FIG. 7 does not include the second precharge MOS transistor MC2 shown in FIG. In the boosted potential generating circuit 20c shown in FIG. 7, the potential of the node N4, which is the gate potential of the transfer MOS transistor MT1, is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the description is omitted because it is similar to FIGS. 5 and 6 except that it changes between the ground potential 0 level (V SS ) and the V PP level.
【0078】図8のノードN3における電位からも明ら
かな通り、図7に示された構成によっても、2VDDの
電位に近い昇圧電位VPPを発生することができる。As is apparent from the potential at node N3 in FIG. 8, boosted potential V PP close to the potential of 2V DD can be generated also by the configuration shown in FIG.
【0079】図7に示された昇圧電位発生回路20cに
おいても、トランスファMOSトランジスタMT1のゲ
ート絶縁膜の膜厚を薄膜化することができるが、トラン
スファMOSトランジスタMT1のゲート膜厚は厚膜が
より好ましいことは、前述した通りである。Also in the boosted potential generating circuit 20c shown in FIG. 7, the film thickness of the gate insulating film of the transfer MOS transistor MT1 can be reduced, but the gate film thickness of the transfer MOS transistor MT1 is more thick. The preference is as described above.
【0080】図9を参照すると、本発明の第5の実施形
態に係る昇圧電位発生回路20dは、複数の容量MOS
トランジスタ(ここでは、MC1、MC2)を含んだ構
成を備え、これによって、3倍圧の昇圧電圧VPPを発
生することができる。図示された例では、容量MOSト
ランジスタMC1(第1の容量MOSトランジスタと呼
ぶ)、及び、容量MOSトランジスタMC2(第2の容
量MOSトランジスタと呼ぶ)はともにメモリセルを構
成するMOSトランジスタ、或いは、トランスファMO
Sトランジスタのゲート酸化膜に比較して薄膜のゲート
酸化膜を有するMOSトランジスタによって構成されて
いる。With reference to FIG. 9, a boosted potential generating circuit 20d according to the fifth embodiment of the present invention includes a plurality of capacitance MOSs.
A configuration including transistors (here, MC1 and MC2) is provided, and by this, the tripled boosted voltage V PP can be generated. In the illustrated example, the capacitance MOS transistor MC1 (referred to as a first capacitance MOS transistor) and the capacitance MOS transistor MC2 (referred to as a second capacitance MOS transistor) are both MOS transistors forming a memory cell or a transfer transistor. MO
It is composed of a MOS transistor having a gate oxide film that is thinner than the gate oxide film of the S transistor.
【0081】図9では、第1の容量MOSトランジスタ
MC1の基板側及びゲート側のノードをそれぞれ第1及
び第2のノードN1、N2とし、第1のノードN1に
は、インバータを介して第1のクロックIN1が与えら
れ、他方、第2のノードN2は、第1のプリチャージM
OSトランジスタMP1に接続されている。第1のプリ
チャージMOSトランジスタMP1は薄膜のゲート絶縁
膜を有し、そのドレインには、外部電源電圧VDDが与
えられる一方、ゲートには、第2のクロックIN2が供
給されている。In FIG. 9, the substrate-side and gate-side nodes of the first capacitive MOS transistor MC1 are first and second nodes N1 and N2, respectively, and the first node N1 is connected to the first node N1 via an inverter. Clock IN1 is applied to the second node N2, while the second node N2 receives the first precharge M
It is connected to the OS transistor MP1. The first precharge MOS transistor MP1 has a thin gate insulating film, the drain of which is supplied with the external power supply voltage V DD , and the gate of which is supplied with the second clock IN2.
【0082】一方、第2のノードN2と、接地電位(V
SS)との間には、スイッチ回路として、厚膜のゲート
絶縁膜を有する第1〜第3のMOSトランジスタM1〜
M3が直列に接続されている。このうち、第1のMOS
トランジスタM1はPチャンネルMOSトランジスタで
あり、第2及び第3のMOSトランジスタM2、M3は
NチャンネルMOSトランジスタである。図に示されて
いるように、第1及び第3のMOSトランジスタM1、
M3のゲートには、第3のクロックIN3が与えられて
おり、第2のMOSトランジスタM2のゲートには、外
部電源電圧VD Dが供給されている。On the other hand, the second node N2 and the ground potential (V
SS ) between the first and third MOS transistors M1 to M1 having a thick gate insulating film as a switch circuit.
M3 is connected in series. Of these, the first MOS
The transistor M1 is a P-channel MOS transistor, and the second and third MOS transistors M2 and M3 are N-channel MOS transistors. As shown in the figure, the first and third MOS transistors M1,
The gate of M3, is given a third clock IN3, to the gate of the second MOS transistors M2, the external power supply voltage V D D is supplied.
【0083】薄膜のゲート絶縁膜を有する第2の容量M
OSトランジスタMC2は、基板側ノード(第3のノー
ド)N3とゲート側ノード(第4のノード)N4とを備
え、第3のノードN3は第1及び第2のMOSトランジ
スタM1、M2の共通接続点に接続されている。一方、
第4のノードN4はトランスファMOSトランジスタM
T1に接続されると共に、第2のプリチャージMOSト
ランジスタMP2のソースに接続されている。これら、
第2のプリチャージMOSトランジスタMP2及びトラ
ンスファMOSトランジスタMT1は厚膜のゲート絶縁
膜を有するMOSトランジスタによって構成されてい
る。Second capacitor M having a thin gate insulating film
The OS transistor MC2 includes a substrate side node (third node) N3 and a gate side node (fourth node) N4, and the third node N3 is a common connection of the first and second MOS transistors M1 and M2. Connected to a point. on the other hand,
The fourth node N4 is a transfer MOS transistor M
It is connected to T1 and is also connected to the source of the second precharge MOS transistor MP2. these,
The second precharge MOS transistor MP2 and the transfer MOS transistor MT1 are composed of MOS transistors having a thick gate insulating film.
【0084】第2のプリチャージMOSトランジスタM
P2のドレインには、外部電源電圧VDDが供給されて
おり、そのゲートには、第4のクロックIN4が与えら
れ、また、トランスファMOSトランジスタMT1のゲ
ートには、第5のクロックIN5が与えられている。Second precharge MOS transistor M
An external power supply voltage V DD is supplied to the drain of P2, a fourth clock IN4 is applied to its gate, and a fifth clock IN5 is applied to the gate of the transfer MOS transistor MT1. ing.
【0085】図10には、上記した各クロックIN1〜
IN5の波形と、各ノードN1〜N4における電位変化
が示されている。まず、第5のクロックIN5以外が与
えられていない場合、即ち、ローレベルにあって電荷が
転送されていない場合、第1乃至第4のノードN1、N
2、N3、N4の電位はそれぞれVDD、2VDD、2
VDD、及び3VDDに維持されている。FIG. 10 shows each of the above clocks IN1 to IN1.
The waveform of IN5 and the potential changes at the nodes N1 to N4 are shown. First, when the clocks other than the fifth clock IN5 are not applied, that is, when the charges are at the low level and the charges are not transferred, the first to fourth nodes N1 and N1.
The potentials of 2, N3, and N4 are V DD , 2V DD , and 2 respectively.
It is maintained at V DD and 3V DD .
【0086】第1のクロックIN1がインバータを介し
て与えられると、図10に示された第1及び第2のノー
ドN1、N2の波形からも明らかなように、第1のノー
ドN1の電位は、VDDレベルから0レベルに変化し、
他方、第2のノードN2の電位は、2VDDレベルから
VDDレベルに変化する。この状態では、第2のクロッ
クIN2及び第4のクロックIN4はローレベルにある
ため、第1及び第2のプリチャージMOSトランジスタ
MP1、MP2はオフに保たれている。When the first clock IN1 is applied through the inverter, the potential of the first node N1 changes from the waveforms of the first and second nodes N1 and N2 shown in FIG. , V DD level changes to 0 level,
On the other hand, the potential of the second node N2 changes from 2V DD level to V DD level. In this state, since the second clock IN2 and the fourth clock IN4 are at low level, the first and second precharge MOS transistors MP1 and MP2 are kept off.
【0087】続いて、第3のクロックIN3がハイレベ
ルになると共に、第2、第4のクロックIN2、IN4
がハイレベルになると、第1及び第2のプリチャージM
OSトランジスタMP1、MP2がオン状態となり、こ
の結果、第1及び第2の容量MOSトランジスタMC
1、MC2は、外部電源電圧VDDによりプリチャージ
される状態になる。Subsequently, the third clock IN3 becomes high level, and the second and fourth clocks IN2 and IN4.
Goes high, the first and second precharge M
The OS transistors MP1 and MP2 are turned on, and as a result, the first and second capacitance MOS transistors MC
1 and MC2 are in a state of being precharged by the external power supply voltage V DD .
【0088】即ち、第3のクロックIN3がハイレベル
になり、第2及び第3のMOSトランジスタM2、M3
が第3のクロックIN3によってオンになると、図10
に示されるように、第3及び第4のノードN3、N4の
電位がそれぞれ0及びVDDレベルまでそれぞれ低下す
る。以後、第2のクロックIN2がローレベルになるま
で、オン状態を継続し、第2及び第4のノードN2、N
4をVDDレベルに保持する。That is, the third clock IN3 goes high, and the second and third MOS transistors M2 and M3.
Is turned on by the third clock IN3,
, The potentials of the third and fourth nodes N3 and N4 drop to 0 and V DD levels, respectively. After that, the ON state is continued until the second clock IN2 becomes low level, and the second and fourth nodes N2, N
4 is held at V DD level.
【0089】次に、図10に示すように、第2、第3、
及び、第4のクロックIN2、IN3、及びIN4がロ
ーレベルになると、第1、第2のプリチャージMOSト
ランジスタMP1、MP2がオフ状態になると共に、第
1のMOSトランジスタM1がオンとなり、第3のMO
SトランジスタM3がオフ状態になる。Next, as shown in FIG. 10, the second, third,
When the fourth clocks IN2, IN3, and IN4 become low level, the first and second precharge MOS transistors MP1 and MP2 are turned off, and the first MOS transistor M1 is turned on, so that the third MO
The S transistor M3 is turned off.
【0090】第3のクロックIN3がローレベルになる
と、第2のノードN2の電位により第3のノードN3が
充電されることにより、第3のノードN3の電位が接地
電位0から上昇し、この結果、第4のノードN4の電位
も、VDDから上昇し、チャージポンプが開始される。When the third clock IN3 goes low, the potential of the third node N3 rises from the ground potential 0 by charging the third node N3 with the potential of the second node N2. As a result, the potential of the fourth node N4 also rises from V DD , and the charge pump is started.
【0091】更に、第1のクロックIN1がローレベル
になると、第1のノードN1及び第2のノードN2の電
位は、それぞれVDD及び2VDDに昇圧され、チャー
ジポンプ状態となる。このとき、第1のMOSトランジ
スタM1はオン状態にあるから、第3及び第4のノード
N3及びN4の電位は、ノードN2の電位の上昇に応じ
て、更に、上昇し、それぞれ、2VDD、3VDDにな
る。したがって、図示された例では、第1のクロックI
N1のローレベル期間は、チャージポンプ期間を規定し
ていることが分る。Further, when the first clock IN1 goes low, the potentials of the first node N1 and the second node N2 are boosted to V DD and 2V DD , respectively, and the charge pump state is set. At this time, since the first MOS transistor M1 is in the ON state, the potentials of the third and fourth nodes N3 and N4 further rise in accordance with the rise of the potential of the node N2, and the potentials of 2V DD , It becomes 3V DD . Therefore, in the illustrated example, the first clock I
It can be seen that the low level period of N1 defines the charge pump period.
【0092】次に、図10に示すように、第1のクロッ
クIN1がローレベルになり、第4のノードN4の電位
が3VDDに達すると、第5のクロックIN5がハイレ
ベルになる。このように、トランスファMOSトランジ
スタMT1は、第1のクロックIN1がローレベルの期
間に、オン状態となり、トランスファMOSトランジス
タMT1の電位は3VDDとなって電荷転送状態とな
る。Next, as shown in FIG. 10, when the first clock IN1 goes low and the potential of the fourth node N4 reaches 3V DD , the fifth clock IN5 goes high. As described above, the transfer MOS transistor MT1 is turned on while the first clock IN1 is at the low level, the potential of the transfer MOS transistor MT1 becomes 3V DD, and the charge transfer state is set.
【0093】電荷転送が終了し、第5のクロックIN5
がローレベルになり、続いて、第1のクロックIN1が
ハイレベルになる。この時点では、第2及び第4のクロ
ックIN2、IN4で動作する第1及び第2のプリチャ
ージMOSトランジスタMP1、MP2はオフ状態にあ
り、他方、第3のクロックIN3で動作する第3のMO
SトランジスタM3はオン状態にある。この状態では、
第1のクロックIN1がハイレベルになると、第1及び
第2のノードN1、N2の電位が、それぞれV DDから
接地電位、2VDDからVDDへと低下する。この結
果、第3及び第4のノードN3、N4の電位も、それぞ
れ2VDDからVDDへ、3VDDから2VDDへと変
化する。After the charge transfer is completed, the fifth clock IN5
Goes low, and then the first clock IN1
Become high level. At this point, the second and fourth black
First and second prechas operating on the clock IN2, IN4
The MOS transistors MP1 and MP2 are in the off state.
On the other hand, on the other hand, the third MO operating at the third clock IN3
The S transistor M3 is in the on state. In this state,
When the first clock IN1 goes high, the first and
The potentials of the second nodes N1 and N2 are V DDFrom
Ground potential, 2VDDTo VDDDeclines to. This conclusion
As a result, the potentials of the third and fourth nodes N3 and N4 are also
2VDDTo VDDTo 3VDDTo 2VDDStrange
Turn into.
【0094】第1のクロックIN1のハイレベル期間中
に、第2、第3、及び、第4のクロックIN2、IN
3、及び、IN4がハイレベルになると、第3及び第4
のノードN3、N4の電位は、それぞれVDDから0電
位へ、2VDDからVDDへと更に低下して、第1及び
第2の容量MOSトランジスタMC1、MC2はプリチ
ャージされる状態になる。以後、同様な動作が繰り返し
行われる。During the high level period of the first clock IN1, the second, third and fourth clocks IN2, IN
When 3 and IN4 become high level, 3rd and 4th
The potential at the node N3, N4, and to zero potential from V DD respectively, and further lowered from 2V DD to V DD, the first and second capacitive MOS transistors MC1, MC2 is in a state to be precharged. After that, the same operation is repeated.
【0095】図10に示された例では、第1のクロック
IN1のローレベル期間中に、第5のクロックIN5が
ハイレベル(3VDD)になっている。このことは、ト
ランスファMOSトランジスタMT1の電荷転送期間
と、第1のクロックIN1のローレベル期間によって規
定されるチャージポンプ期間とがオーバーラップし、他
方、第1のクロックIN1のハイレベル期間、第2及び
第4のクロックIN2、IN4のハイレベル期間によっ
て規定されるプリチャージ期間と、電荷転送期間とが実
質上、オーバーラップしないように、制御されているこ
とが分る。In the example shown in FIG. 10, the fifth clock IN5 is at high level (3V DD ) during the low level period of the first clock IN1. This means that the charge transfer period of the transfer MOS transistor MT1 and the charge pump period defined by the low level period of the first clock IN1 overlap, while the high level period of the first clock IN1 and the second period It can be seen that the precharge period defined by the high level period of the fourth clocks IN2 and IN4 and the charge transfer period are controlled so as not to substantially overlap.
【0096】尚、図10では、第1のクロックIN1と
第5のクロックIN5とをオーバーラップしないように
制御しているが、第2の容量MOSトランジスタMC2
として厚膜のゲート酸化膜を有するMOSトランジスタ
を使用した場合、第1のクロックIN1と第5のクロッ
クIN5とが多少オーバーラップしても良い。Although the first clock IN1 and the fifth clock IN5 are controlled so as not to overlap in FIG. 10, the second capacitance MOS transistor MC2 is controlled.
When a MOS transistor having a thick gate oxide film is used as, the first clock IN1 and the fifth clock IN5 may overlap to some extent.
【0097】図11を参照すると、本発明の第6の実施
形態に係る昇圧電位発生回路20eは、第1乃至第3の
MOSトランジスタM1、M2、M3及びそのゲート接
続回路を変更した以外、図9に示された昇圧電位発生回
路20dと同様であり、図10と同じ波形図で動作す
る。即ち、図11に示された回路20eでは、第1〜第
3のMOSトランジスタM1、M2、M3を薄膜のゲー
ト絶縁膜を有するMOSトランジスタによって構成し、
第1及び第2のMOSトランジスタM1、M2のゲート
が外部電源電圧VDDを与える外部電源に共通に接続さ
れている点、及び、第3のクロックIN3が第3のMO
SトランジスタM3のゲートにだけ与えられている点
で、図9とは異なっている。この構成では、Pチャンネ
ルMOSによって構成された第1のMOSトランジスタ
M1のソース電位が、ゲート電位VD Dより、当該トラ
ンジスタの閾値電圧以上高くなった場合に、当該第1の
MOSトランジスタM1はオン状態になること以外、図
9の回路と同様である。図示された昇圧電位発生回路2
0eも、3倍圧の昇圧電位VPPを発生することができ
る。Referring to FIG. 11, a boosted potential generating circuit 20e according to the sixth embodiment of the present invention is different from that of the first to third MOS transistors M1, M2, M3 and its gate connection circuit in FIG. The boosted potential generating circuit 20d shown in FIG. 9 operates in the same waveform diagram as FIG. That is, in the circuit 20e shown in FIG. 11, the first to third MOS transistors M1, M2, M3 are configured by MOS transistors having a thin gate insulating film,
The gates of the first and second MOS transistors M1 and M2 are commonly connected to an external power supply that supplies the external power supply voltage VDD, and the third clock IN3 is the third MO.
This is different from FIG. 9 in that it is provided only to the gate of the S transistor M3. In this configuration, the source potential of the first MOS transistor M1, which is constituted by a P-channel MOS is, than the gate potential V D D, when it becomes higher than the threshold voltage of the transistor, the first MOS transistor M1 is turned on The circuit is the same as that of FIG. 9 except that the state is changed. Illustrated boosted potential generation circuit 2
0e can also generate triple boosted potential V PP .
【0098】図12及び13を参照して、本発明の更に
別の実施形態(第7の実施形態)に係る昇圧電位発生回
路20fを説明する。図12に示された昇圧電位発生回
路20fは、図11と同様に3倍圧の昇圧電位VPPを
発生する回路である。具体的に説明すると、図12に示
された昇圧電位発生回路20fは、図11と同様に、メ
モリセルを構成するMOSトランジスタ、或いは、トラ
ンスファMOSトランジスタのゲート絶縁膜より薄膜の
ゲート絶縁膜を有する第1〜第3のMOSトランジスタ
M1、M2、M3によって構成され、第1及び第2のM
OSトランジスタM1、M2のゲートは外部電源電圧V
DDを与える外部電源に共通に接続される一方、第3の
MOSトランジスタM3に第3のクロックIN3が与え
られている。A boosted potential generating circuit 20f according to yet another embodiment (seventh embodiment) of the present invention will be described with reference to FIGS. The boosted potential generation circuit 20f shown in FIG. 12 is a circuit that generates a tripled boosted potential V PP, as in FIG. More specifically, the boosted potential generating circuit 20f shown in FIG. 12 has a gate insulating film thinner than the gate insulating film of a MOS transistor or a transfer MOS transistor that constitutes a memory cell, as in FIG. First to third MOS transistors M1, M2, M3
The gates of the OS transistors M1 and M2 are external power supply voltage V
The third clock IN3 is supplied to the third MOS transistor M3 while being commonly connected to the external power supply that supplies DD .
【0099】また、トランスファMOSトランジスタM
T1として、ゲート絶縁膜の厚いPチャンネルMOSト
ランジスタが使用されている点で、前述した昇圧電位発
生回路20eと相違している。尚、第1のMOSトラン
ジスタM1はPチャンネルMOSトランジスタによって
構成され、第1及び第2の容量MOSトランジスタMC
1、MC2、第1及び第2のプリチャージMOSトラン
ジスタMP1、MP2が設けられている点は、図11と
同様である。Further, the transfer MOS transistor M
As T1, a P-channel MOS transistor having a thick gate insulating film is used, which is a difference from the boosted potential generating circuit 20e described above. The first MOS transistor M1 is composed of a P-channel MOS transistor, and includes the first and second capacitance MOS transistors MC.
11 is similar to FIG. 11 in that the first, MC2, and the first and second precharge MOS transistors MP1, MP2 are provided.
【0100】図13を参照して、図12に示された昇圧
電位発生回路20fの動作を説明する。まず、トランス
ファMOSトランジスタMT1のゲートには、図10に
示された第5のクロックIN5に対して反転した極性を
有するクロックが第5のクロックIN5として与えられ
ている。更に、この例では、第5のクロックIN5とし
て、VDDの電位をローレベルとし、3VDDの電位を
ハイレベルとするクロックが使用され、当該第5のクロ
ックIN5は、第1のクロックIN1のハイレベル期間
よりも幅広いハイレベル期間を有している。トランスフ
ァMOSトランジスタMT1では、第5のクロックIN
5のローレベル期間に電荷の転送が行なわれるため、ト
ランスファMOSトランジスタMT1における電荷転送
時間は、第1のクロックIN1のハイレベル期間とオー
バーラップしないことが分る。The operation of boosted potential generating circuit 20f shown in FIG. 12 will be described with reference to FIG. First, the gate of the transfer MOS transistor MT1 is supplied with a clock having a polarity inverted from that of the fifth clock IN5 shown in FIG. 10 as the fifth clock IN5. Further, in this example, as the fifth clock IN5, a clock in which the potential of V DD is low level and the potential of 3 V DD is high level is used, and the fifth clock IN5 is the same as the first clock IN1. It has a wider high level period than the high level period. In the transfer MOS transistor MT1, the fifth clock IN
Since the charges are transferred during the low level period of 5, the charge transfer time in the transfer MOS transistor MT1 does not overlap with the high level period of the first clock IN1.
【0101】尚、図13に示された第2〜第4のクロッ
クIN2、IN3、IN4は図10に示された第2〜第
4のクロックとそれぞれ同様である。The second to fourth clocks IN2, IN3, IN4 shown in FIG. 13 are the same as the second to fourth clocks shown in FIG. 10, respectively.
【0102】図12及び13において、まず、第5のク
ロックIN5がVDDから3VDDに変化して、トラン
スファMOSトランジスタMT1がオフ状態に保たれ
る。この状態で、第1のクロックIN1が0レベルから
VDDレベルに変化すると、図13に示すように、ノー
ドN1、N2の電位は、それぞれVDDから0へ、2V
DDからVDDへとそれぞれ変化する。In FIGS. 12 and 13, first, the fifth clock
Lock IN5 is VDDTo 3VDDChanges to
The spur MOS transistor MT1 is kept off.
It In this state, the first clock IN1 changes from 0 level
VDDWhen the level changes, as shown in FIG.
The potentials of the terminals N1 and N2 are VDDFrom 0 to 2V
DDTo VDDTo each.
【0103】図示された昇圧電位発生回路20fにおい
て、まず、第1のクロックIN1がハイレベルになる。
この結果、第1及び第2のノードN1及びN2の電位
は、それぞれVDDから0、2VDDからVDDへとそ
れぞれ低下する。続いて、第2、第3、及び、第4のク
ロックN2、N3、及び、N4がハイレベルになると、
プリチャージMOSトランジスタMP1、MP2、及
び、第3のMOSトランジスタM3はオン状態となり、
第3のノードN3は0電位に低下し、第2及び第4のノ
ードN2及びN4はVDDレベルにプリチャージされ
る。In the illustrated boosted potential generation circuit 20f, first, the first clock IN1 goes high.
As a result, the potential of the first and second nodes N1 and N2 decreases respectively from V DD respectively from 0,2V DD to V DD. Then, when the second, third, and fourth clocks N2, N3, and N4 become high level,
The precharge MOS transistors MP1 and MP2 and the third MOS transistor M3 are turned on,
The third node N3 drops to 0 potential, and the second and fourth nodes N2 and N4 are precharged to the VDD level.
【0104】次に、第2のクロックIN2〜第4のクロ
ックIN4がローレベルになると、プリチャージMOS
トランジスタMP1、MP2、及び、第3のMOSトラ
ンジスタM3はオフ状態となり、第2、第3、及び、第
4のノードN2、N3、及び、N4は、それぞれ
VDD、0、及び、VDDレベルを保持する。Next, when the second clock IN2 to the fourth clock IN4 become low level, the precharge MOS
The transistors MP1, MP2, and the third MOS transistor M3 are turned off, and the second, third, and fourth nodes N2, N3, and N4 have V DD , 0, and V DD levels, respectively. Hold.
【0105】続いて、第1のクロックIN1がローレベ
ルになると、ノードN1及びN2の電位がそれぞれV
DD及び2VDDになる。ノードN2の電位が2VDD
になると、第1のMOSトランジスタM1がオン状態に
なって、ノードN3、N4の電位がそれぞれ2VDD及
び3VDDに上昇する。この状態で、第5のクロックI
N5がローレベル(VDD)に低下すると、トランスフ
ァMOSトランジスタMT1がオン状態となって電荷が
転送される。Then, when the first clock IN1 goes low, the potentials at the nodes N1 and N2 are set to V
DD and 2V DD . The potential of the node N2 is 2V DD
Then, the first MOS transistor M1 is turned on, and the potentials of the nodes N3 and N4 rise to 2V DD and 3V DD , respectively. In this state, the fifth clock I
When N5 drops to the low level (V DD ), the transfer MOS transistor MT1 is turned on and the charge is transferred.
【0106】この結果、昇圧電位発生回路20fは、3
倍圧に昇圧された電位VPPを出力することができる。As a result, the boosted potential generating circuit 20f is set to 3
It is possible to output the doubled potential V PP .
【0107】図9、11、及び12に示すように、オン
/オフ動作を行うスイッチ素子としてのトランジスタを
介して、複数の容量MOSトランジスタMC1、MC2
を実質上直列に接続した構成により、それぞれの容量を
チャージポンプすることにより、加算された電圧が得ら
れ、3倍圧の昇圧電位VPPを発生することができる。As shown in FIGS. 9, 11, and 12, a plurality of capacitance MOS transistors MC1 and MC2 are provided via a transistor as a switch element for performing on / off operation.
With the configuration in which the capacitors are connected in series, the added voltages are obtained by charge pumping the respective capacitors, and the boosted potential V PP of tripled voltage can be generated.
【0108】図14を参照すると、本発明の第8の実施
形態に係る昇圧電位発生回路20gは、正電位のVDD
及び接地電位VSSのほかに、−0.7V程度の基板電
圧(VBB)をも使用している点で、前述した実施形態
とは異なっている。With reference to FIG. 14, the boosted potential generating circuit 20g according to the eighth embodiment of the present invention has a positive potential V DD.
In addition to the ground potential V SS , a substrate voltage (V BB ) of about −0.7 V is also used, which is a difference from the above-described embodiment.
【0109】具体的に説明すると、昇圧電位発生回路2
0gは、第1及び第2のクロックIN1、IN2をそれ
ぞれゲートで受けて動作する第1及び第2のMOSトラ
ンジスタM1、M2を備え、両MOSトランジスタM
1、M2は外部電源電圧VDD端子と接地電位VSSと
の間に直列に接続され、両MOSトランジスタM1、M
2の共通接続点であるノードN1は容量MOSトランジ
スタMC1の基板側に接続されている。また、ノードN
1と基板電位(VBB)との間には、第3及び第4のM
OSトランジスタM3、M4が直列に接続されている。
ここで、第3のMOSトランジスタM3のゲートには、
外部電源電圧VDDが供給され、他方、第4のMOSト
ランジスタM4のゲートには、第3のクロックIN3が
与えられている。これら第1乃至第4のMOSトランジ
スタM1〜M4は、薄いゲート絶縁膜を有しており、第
1のMOSトランジスタM1だけがPチャンネル、他の
MOSトランジスタM2〜M4はNチャンネルMOSト
ランジスタである。More specifically, the boosted potential generating circuit 2
0g includes first and second MOS transistors M1 and M2 that operate by receiving first and second clocks IN1 and IN2 at their gates.
1 and M2 are connected in series between the external power supply voltage V DD terminal and the ground potential V SS, and both MOS transistors M1 and M2 are connected.
A node N1 which is a common connection point of 2 is connected to the substrate side of the capacitive MOS transistor MC1. Also, the node N
1 and the substrate potential (V BB ) between the third and fourth M
The OS transistors M3 and M4 are connected in series.
Here, in the gate of the third MOS transistor M3,
The external power supply voltage VDD is supplied, while the gate of the fourth MOS transistor M4 is supplied with the third clock IN3. Each of the first to fourth MOS transistors M1 to M4 has a thin gate insulating film. Only the first MOS transistor M1 is a P channel, and the other MOS transistors M2 to M4 are N channel MOS transistors.
【0110】容量MOSトランジスタMC1のゲート側
はノードN2に接続され、当該ノードN2にはプリチャ
ージMOSトランジスタMP及びトランスファMOSト
ランジスタMTが接続されている。両MOSトランジス
タMP及びMTはNチャンネルMOSトランジスタであ
り、MTは厚膜のゲート絶縁膜を有している。MOSト
ランジスタMP及びMTのゲートには、それぞれ第4及
び第5のクロックIN4及びIN5が与えられている。The gate side of the capacitance MOS transistor MC1 is connected to the node N2, and the node N2 is connected to the precharge MOS transistor MP and the transfer MOS transistor MT. Both MOS transistors MP and MT are N-channel MOS transistors, and MT has a thick gate insulating film. Fourth and fifth clocks IN4 and IN5 are applied to the gates of the MOS transistors MP and MT, respectively.
【0111】図15をも併せ参照すると、第1のクロッ
クIN1はVDDレベルとVSSレベルとの間で変化
し、第2のクロックIN2はVDDレベルとVBBレベ
ルとの間で変化する。更に、第3のクロックIN3はV
DDレベルとVBBレベルとの間で変化する振幅を有し
ている。Referring also to FIG. 15, the first clock IN1 changes between the V DD level and the V SS level, and the second clock IN2 changes between the V DD level and the V BB level. . Further, the third clock IN3 is V
It has an amplitude that varies between the DD level and the VBB level.
【0112】図15からも明らかなように、第1のクロ
ックIN1がハイレベルを取るプリチャージ期間に、第
2のクロックIN2と第3のクロックIN3はハイレベ
ルとなり、第1のノードN1をVSSレベル及びVBB
レベルに引き下げる。As is apparent from FIG. 15, the second clock IN2 and the third clock IN3 are at the high level during the precharge period in which the first clock IN1 is at the high level, and the first node N1 is at the V level. SS level and V BB
Lower to level.
【0113】更に、第4のクロックIN4は、図15に
示すように、2VDDレベルとVD Dレベルとの間で変
化し、そのタイミングは第1のクロックIN1と同じタ
イミングである。また、第1のクロックIN1のローレ
ベル期間に、即ち、チャージポンプ期間にハイレベルに
なる第5のクロックIN5はVDDと3VDDとの間で
変化している。[0113] Furthermore, the fourth clock IN4, as shown in FIG. 15, vary between 2V DD level and V D D level, the timing is the same timing as the first clock IN1. Further, the fifth clock IN5, which becomes high level during the low level period of the first clock IN1, that is, during the charge pump period, changes between V DD and 3V DD .
【0114】図14において、第2のクロックIN2の
電位がハイレベルの時、第1のノードN1はVSSレベ
ルにあり、第2のクロックIN2がローレベルに変わる
と、第2のMOSトランジスタM2はオフとなると共
に、第4のMOSトランジスタM4に与えられている第
3のクロックIN3がハイレベル(VDD)になって、
第4のMOSトランジスタM4は第3のMOSトランジ
スタM3と共にオンになり、結果として、図15に示す
ように、ノードN1の電位はVBBまで引き下げられ
る。このことは、一旦、VSS(接地電位)まで低下し
たノードN1の電位が更にVBBまで引き下げられ、プ
リチャージが行われることを意味している。[0114] In FIG. 14, when the potential of the second clock IN2 is at a high level, the first node N1 is at the V SS level, the second clock IN2 goes low, the second MOS transistor M2 Is turned off, and the third clock IN3 given to the fourth MOS transistor M4 becomes high level (V DD ),
The fourth MOS transistor M4 is turned on together with the third MOS transistor M3, and as a result, the potential of the node N1 is lowered to V BB as shown in FIG. This means that the potential of the node N1 once lowered to V SS (ground potential) is further lowered to V BB and precharge is performed.
【0115】続いて、第1、第3、及び、第4のクロッ
クIN1、IN3、IN4がローレベルに低下すると、
プリチャージ期間が完了し、第3及び第4のMOSトラ
ンジスタM3、M4、及び、プリチャージMOSトラン
ジスタMPはオフ状態となる。このとき、第1のMOS
トランジスタM1がオンとなって、第1のノードN1の
電位は、VDDレベルの方向に上昇し始め、チャージポ
ンプ期間となる。この期間中、第1のノードN1のレベ
ルがVBBからVDDに引上げられることにより、第2
のノードN2の電位は2VDD+VBBレベルまで上昇
していく。このとき、第5のクロックIN5が3VDD
に達すると、トランスファMOSトランジスタMTがオ
ンして、電荷の転送が行われる。Then, when the first, third, and fourth clocks IN1, IN3, and IN4 fall to the low level,
The precharge period is completed, and the third and fourth MOS transistors M3 and M4 and the precharge MOS transistor MP are turned off. At this time, the first MOS
The transistor M1 is turned on, the potential of the first node N1 starts to rise toward the V DD level, and the charge pump period starts. During this period, the level of the first node N1 is raised from V BB to V DD , so that the second node
The potential of the node N2 of the node rises to the level of 2V DD + V BB . At this time, the fifth clock IN5 is 3V DD
Then, the transfer MOS transistor MT is turned on, and charges are transferred.
【0116】このように、この実施形態では、ノードN
1の電位を一旦接地電位(VSS)まで、放電した後、
更に、負電位(VBB)まで引き下げることにより、直
接、負電位に引き下げる場合に比べて、負電源に対する
負荷を減少させることができる。したがって、図14に
示された昇圧電位発生回路20gはVBB電源を利用し
て、即ち、1個の容量MOSトランジスタだけを用い
て、2VDD+VBBの昇圧レベルを得ることができ
る。この場合、容量MOSトランジスタに印加される電
位差はVDDよりは大きくなるが、2VDDよりは小さ
いため薄膜ゲートを使用できる。As described above, in this embodiment, the node N
After discharging the potential of 1 to the ground potential (V SS ),
Further, by lowering the potential to the negative potential (V BB ), the load on the negative power source can be reduced as compared with the case of directly reducing the potential to the negative potential. Therefore, the boosted potential generating circuit 20g shown in FIG. 14 can obtain a boosted level of 2V DD + V BB by using the V BB power supply, that is, by using only one capacitive MOS transistor. In this case, the potential difference applied to the capacitive MOS transistor is larger than V DD but smaller than 2 V DD , so that a thin film gate can be used.
【0117】上述した各実施形態に係る昇圧電位発生回
路を製造するためには、互いに異なるゲート絶縁膜を有
するMOSトランジスタを製作する必要がある。In order to manufacture the boosted potential generating circuit according to each of the above-described embodiments, it is necessary to manufacture MOS transistors having different gate insulating films.
【0118】図16(a)〜(f)を参照して、膜厚の
互いに異なるMOSトランジスタを製作するために使用
されるマルチオキサイドプロセスについて説明する。ま
ず、図16(a)に示すように、シリコン基板31上
に、STI(shallow trenchisolation)により、選択
的に絶縁領域32を設ける。これによって、シリコン基
板31は互いに絶縁された複数の領域に区画される。次
に、シリコン基板31及び絶縁領域32の表面上に、第
1の絶縁膜33を形成する(図16(b))。With reference to FIGS. 16A to 16F, a multi-oxide process used for manufacturing MOS transistors having different film thicknesses will be described. First, as shown in FIG. 16A, an insulating region 32 is selectively provided on a silicon substrate 31 by STI (shallow trench isolation). As a result, the silicon substrate 31 is divided into a plurality of regions insulated from each other. Next, the first insulating film 33 is formed on the surfaces of the silicon substrate 31 and the insulating region 32 (FIG. 16B).
【0119】続いて、図16(c)に示すように、第1
の絶縁膜33上に、選択的にレジスト膜34を塗布した
後、レジスト膜34によって覆われていない部分の第1
の絶縁膜33をエッチングして、シリコン基板31及び
絶縁領域32を部分的に露出させる(図16(d))。
この状態で、レジスト膜34を除去して、第1の絶縁膜
33を露出させ(図16(e))、露出した第1の絶縁
膜33、シリコン基板31、及び、絶縁領域32上に第
2の絶縁膜35を形成する。Then, as shown in FIG. 16C, the first
After selectively applying the resist film 34 on the insulating film 33 of the first insulating film 33,
The insulating film 33 is etched to partially expose the silicon substrate 31 and the insulating region 32 (FIG. 16D).
In this state, the resist film 34 is removed to expose the first insulating film 33 (FIG. 16E), and the first insulating film 33, the silicon substrate 31, and the insulating region 32 are exposed on the exposed first insulating film 33. The second insulating film 35 is formed.
【0120】この結果、第1及び第2の絶縁膜33及び
35が積層された領域には、厚い絶縁膜が形成され、第
1の絶縁膜33が形成されていない領域には、薄い絶縁
膜が形成される。このように、マルチオキサイドプロセ
スを利用することにより、厚い絶縁膜及び薄い絶縁膜を
形成できる。また、これら厚い絶縁膜及び薄い絶縁膜を
昇圧電位発生回路を構成するMOSトランジスタのゲー
ト絶縁膜として利用することにより、前述した実施形態
に使用されるMOSトランジスタを製作することができ
る。As a result, a thick insulating film is formed in the region where the first and second insulating films 33 and 35 are laminated, and a thin insulating film is formed in the region where the first insulating film 33 is not formed. Is formed. As described above, a thick insulating film and a thin insulating film can be formed by utilizing the multi-oxide process. Further, by utilizing the thick insulating film and the thin insulating film as the gate insulating film of the MOS transistor forming the boosted potential generating circuit, the MOS transistor used in the above-described embodiment can be manufactured.
【0121】図17を参照して、本発明の更に別の実施
形態(第9の実施形態)に係る昇圧電位発生回路につい
て説明する。この実施形態に係る昇圧電位発生回路は、
ビット線センスアンプ(SA)のオーバードライブ電源
回路として使用されている。図示された例では、外部電
源電圧VDDを降圧して、内部降圧電位VDLを得るた
めの内部降圧回路41がオーバードライブ電源回路に接
続されている。この例では、外部電源を直接利用する代
わりに、内部降圧した電位VDLをオーバードライブ電
源回路に供給して、当該オーバードライブ電源回路によ
り昇圧電位VDARYは、駆動用MOSトランジスタM
Dを介してセンスアンプSAに与えられる。この構成で
は、外部電源のレベルの変動による昇圧電位VDARY
のレベル変動の影響を抑制できる。また、内部降圧回路
41を使用することにより、外部電源を利用した場合に
比較して、ビット線に必要な容量を有する容量MOSト
ランジスタMC1のゲート絶縁膜の膜厚を薄くすること
ができ、容量MOSトランジスタMC1に要する面積を
縮小することができる。With reference to FIG. 17, a boosted potential generating circuit according to still another embodiment (9th embodiment) of the present invention will be described. The boosted potential generation circuit according to this embodiment is
It is used as an overdrive power supply circuit for a bit line sense amplifier (SA). In the illustrated example, the internal step-down circuit 41 for stepping down the external power supply voltage V DD to obtain the internal step-down potential V DL is connected to the overdrive power supply circuit. In this example, instead of directly using the external power supply, the internally reduced potential V DL is supplied to the overdrive power supply circuit, and the boosted potential VDARY is supplied to the overdrive power supply circuit by the drive MOS transistor M.
It is given to the sense amplifier SA via D. In this configuration, the boosted potential VDARY due to the fluctuation of the level of the external power
The influence of the level fluctuation of can be suppressed. Further, by using the internal voltage down converter 41, the thickness of the gate insulating film of the capacitive MOS transistor MC1 having a required capacitance for the bit line can be reduced as compared with the case where an external power source is used, and the capacitance can be reduced. The area required for the MOS transistor MC1 can be reduced.
【0122】図17に示されたオーバードライブ電源回
路は、内部降圧電位VDLと接地間に接続されたPチャ
ンネルの第1のMOSトランジスタM1とNチャンネル
の第2のMOSトランジスタM2との直列回路を備え、
両MOSトランジスタM1及びM2の共通接続点に、上
記した容量MOSトランジスタMC1が接続されてい
る。当該容量MOSトランジスタMC1のゲート側に
は、プリチャージMOSトランジスタMP1及びトラン
スファMOSトランジスタMT1が接続されている。更
に、図示された回路は、VDL電位を選択的に供給する
スイッチングMOSトランジスタMSを備えている。The overdrive power supply circuit shown in FIG. 17 is a series circuit of a P-channel first MOS transistor M1 and an N-channel second MOS transistor M2 connected between the internal step-down potential V DL and the ground. Equipped with
The capacitive MOS transistor MC1 described above is connected to a common connection point of both MOS transistors M1 and M2. A precharge MOS transistor MP1 and a transfer MOS transistor MT1 are connected to the gate side of the capacitance MOS transistor MC1. Furthermore, the illustrated circuit includes a switching MOS transistor MS that selectively supplies the V DL potential.
【0123】ここで、MOSトランジスタM1及びM2
のゲートには、第1のクロックIN
1、プリチャージMOSトランジスタMP1のゲートに
は、第2のクロックIN
2、トランスファMOSトランジスタMT1のゲートに
は、第3のクロックIN
3、スイッチングMOSトランジスタMSには、第4の
クロックIN4、及び、駆動用MOSトランジスタMD
には第5のクロックIN5が供給されている。Here, the MOS transistors M1 and M2
Has a first clock IN 1, a gate of the precharge MOS transistor MP1 has a second clock IN 2, a gate of the transfer MOS transistor MT1 has a third clock IN 3 and a switching MOS transistor MS. Is the fourth clock IN4 and the driving MOS transistor MD
Is supplied with the fifth clock IN5.
【0124】より具体的に、図18をも参照して、図1
7の動作を説明すると、外部電源電圧VDDは内部降圧
回路41によりVDLに降圧されてオーバードライブ電
源回路に与えられている。この状態で、プリチャージM
OSトランジスタMP1には、プリチャージ(PRE)
期間、図18に示すように、第2のクロックIN2がハ
イレベルの状態にあり、プリチャージMOSトランジス
タMP1はオン状態となって、容量MOSトランジスタ
MC1をプリチャージする。また、この状態では第1の
クロックIN1がハイレベルにあるため、第1のMOS
トランジスタM1はオフの状態にある。More specifically, referring also to FIG. 18, FIG.
In the operation of No. 7, the external power supply voltage V DD is stepped down to V DL by the internal step-down circuit 41 and is applied to the overdrive power supply circuit. In this state, precharge M
The OS transistor MP1 has a precharge (PRE)
During the period, as shown in FIG. 18, the second clock IN2 is in the high level state, the precharge MOS transistor MP1 is turned on, and the capacitance MOS transistor MC1 is precharged. Further, in this state, the first clock IN1 is at the high level, so the first MOS
The transistor M1 is off.
【0125】次に、第1のクロックIN1及び第2のク
ロックIN2がローレベルになって、プレチャージ期間
からチャージポンプ期間に移行する。この期間中、第3
のクロックIN3がハイレベルになる。このチャージポ
ンプ期間、プリチャージMOSトランジスタMP1は第
2のクロックIN2によりオフとなり、第1のクロック
IN1のローレベルがACTV信号として第1及び第2
のMOSトランジスタM1、M2のゲートに入力され
る。この結果、第1のMOSトランジスタM1がオンと
なり、他方、第2のクロックIN2によりプリチャージ
MOSトランジスタMP1はオフとなり、トランスファ
MOSトランジスタMT1はオンとなる。したがって、
この期間中に昇圧が行われ、昇圧電位VDARYがトラ
ンスファMOSトランジスタMT1から出力される。Next, the first clock IN1 and the second clock IN2 become low level, and the precharge period shifts to the charge pump period. Third during this period
The clock IN3 of becomes high level. During this charge pump period, the precharge MOS transistor MP1 is turned off by the second clock IN2, and the low level of the first clock IN1 becomes the first and second ACTV signals.
Is input to the gates of the MOS transistors M1 and M2. As a result, the first MOS transistor M1 turns on, while the second clock IN2 turns off the precharge MOS transistor MP1 and turns on the transfer MOS transistor MT1. Therefore,
Boosting is performed during this period, and the boosted potential VDARY is output from the transfer MOS transistor MT1.
【0126】このとき、第4のクロックIN4がローレ
ベル状態にあるため、スイッチングMOSトランジスタ
MSはオフの状態にある。一方、駆動用MOSトランジ
スタMDが第5のクロックIN5により、オンの状態に
あり、オーバードライブの電荷がトランスファMOSト
ランジスタMT1から、駆動用MOSトランジスタMD
を介してセンスアンプ(SA)に供給される。At this time, since the fourth clock IN4 is in the low level state, the switching MOS transistor MS is in the off state. On the other hand, the drive MOS transistor MD is turned on by the fifth clock IN5, and the overdrive charge is transferred from the transfer MOS transistor MT1 to the drive MOS transistor MD.
Is supplied to the sense amplifier (SA) via.
【0127】図示された例では、ビット線の増幅終了と
前後して、第1のクロックIN1、第2のクロックIN
2はハイレベル、第3のクロックIN3はローレベルに
変化し、更に、再書き込み期間を指示する信号が第4の
クロックIN4としてスイッチングMOSトランジスタ
MSに与えられ、当該スイッチングMOSトランジスタ
MSがオンとなって、VDL(ビット線ハイレベル供給
電源)に切り替えられる。切替終了により容量MOSト
ランジスタはプリチャージ状態になる。In the illustrated example, the first clock IN1 and the second clock IN1 are provided before and after the end of amplification of the bit line.
2 changes to a high level and the third clock IN3 changes to a low level. Further, a signal instructing a rewriting period is given to the switching MOS transistor MS as the fourth clock IN4, and the switching MOS transistor MS is turned on. To V DL (bit line high level power supply). Upon completion of the switching, the capacitive MOS transistor is in the precharged state.
【0128】このように、図示されたオーバードライブ
電源回路は、VDLと昇圧されたオーバードライブ電源
電圧VDARYを選択的に供給できるため、従来のよう
に、オーバードライブ用電源線とVDL電源線を個別に
配線する必要がないと言う利点を備えている。As described above, the illustrated overdrive power supply circuit can selectively supply V DL and the boosted overdrive power supply voltage VDARY. Therefore, as in the conventional case, the overdrive power supply line and the V DL power supply line are supplied. It has the advantage of not having to be individually wired.
【0129】また、図示されたオーバードライブ電源回
路を構成する容量MOSトランジスタのゲート絶縁膜
は、DRAMのメモリセルを構成するMOSトランジス
タのゲート絶縁膜より薄くしているが、同じ厚さであっ
ても良い。Although the gate insulating film of the capacitive MOS transistor which constitutes the illustrated overdrive power supply circuit is thinner than the gate insulating film of the MOS transistor which constitutes the memory cell of the DRAM, it has the same thickness. Is also good.
【0130】[0130]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容量MOSトランジスタのゲート絶縁膜の厚さを薄く
し、小面積で大きな容量を実現することができると言う
利点がある。また、本発明では、大きな容量を要する3
倍圧の昇圧電位発生回路を容易に構成できると言う利点
もある。As described above, according to the present invention,
There is an advantage that the thickness of the gate insulating film of the capacitive MOS transistor can be reduced to realize a large capacitance in a small area. Further, in the present invention, a large capacity is required.
There is also an advantage that a doubled boosted potential generating circuit can be easily configured.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る昇圧電位発生回
路を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示された昇圧電位発生回路の動作を説明
するための波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
【図3】本発明の第2の実施形態に係る昇圧電位発生回
路を説明するための回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図3に示された昇圧電位発生回路の動作を説明
するための波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generation circuit shown in FIG.
【図5】本発明の第3の実施形態に係る昇圧電位発生回
路を説明するための回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図6】図5に示された昇圧電位発生回路の動作を説明
するための波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
【図7】本発明の第4の実施形態に係る昇圧電位発生回
路を説明するための回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】図7に示された昇圧電位発生回路の動作を説明
するための波形図である。8 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
【図9】本発明の第5の実施形態に係る昇圧電位発生回
路を説明するための回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
【図10】図9に示された昇圧電位発生回路の動作を説
明するための波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
【図11】本発明の第6の実施形態に係る昇圧電位発生
回路を説明するための回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第7の実施形態に係る昇圧電位発生
回路を説明するための回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
【図13】図12に示された昇圧電位発生回路の動作を
説明するための波形図である。FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
【図14】本発明の第8の実施形態に係る昇圧電位発生
回路を説明するための回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to an eighth embodiment of the present invention.
【図15】図14に示された昇圧電位発生回路の動作を
説明するための波形図である。FIG. 15 is a waveform diagram for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
【図16】(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、
(f)は本発明に係る昇圧電位発生回路に使用されるM
OSトランジスタを製造する方法を工程順に説明するた
めの図である。16 (a), (b), (c), (d), (e),
(F) is M used in the boosted potential generating circuit according to the present invention
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing the OS transistor in the order of steps.
【図17】本発明の第9の実施形態に係る昇圧電位発生
回路を説明するための回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram for explaining a boosted potential generation circuit according to a ninth embodiment of the present invention.
【図18】図17に示された昇圧電位発生回路の動作を
説明するための波形図である。FIG. 18 is a waveform chart for explaining the operation of the boosted potential generating circuit shown in FIG.
MC1 容量MOSトランジスタ
MT1 トランスファMOSトランジス
タ
MP1 プリチャージMOSトランジス
タ
20、20a〜20g 昇圧電位発生回路
21 クロック発振器
22 容量回路
201、202 インバータ
M1〜M6 MOSトランジスタMC1 capacitance MOS transistor MT1 transfer MOS transistor MP1 precharge MOS transistor 20, 20a to 20g boosted potential generation circuit 21 clock oscillator 22 capacitance circuit 201, 202 inverter M1 to M6 MOS transistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/108 H01L 27/04 C H02M 3/07 (72)発明者 成井 誠司 東京都中央区八重洲二丁目2番1号 エル ピーダメモリ株式会社内 (72)発明者 前 健治 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 森野 誠 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 久保内 修一 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 Fターム(参考) 5F038 AC03 AC05 AC08 AC14 AC15 AC17 BG02 BG03 BG05 CD06 DF05 EZ20 5F083 GA19 LA05 LA08 LA10 NA01 ZA07 ZA08 5H730 AA14 AA15 BB02 BB57 DD04 EE07 EE59 FD01 FG01 5M024 AA04 AA58 BB29 BB35 BB36 FF03 FF13 FF22 HH01 PP01 PP03 PP05 PP07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/108 H01L 27/04 C H02M 3/07 (72) Inventor Seiji Narui 2-chome Yaesu, Chuo-ku, Tokyo 2-1 Elpida Memory Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Mae 22-22, Inventor Kenji Maemizu 5-2-1, Kamisuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Incorporated (72) Inventor, Makoto Morino 5-22-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Incorporated company Hitachi Ultra LSI Systems (72) Inventor Shuichi Kubo 5-22-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi Super LSI Systems (reference) 5F038 AC03 AC05 AC08 AC14 AC15 AC17 BG02 BG03 BG05 CD06 DF05 EZ20 5F083 GA19 LA05 LA08 LA10 NA01 ZA07 ZA0 8 5H730 AA14 AA15 BB02 BB57 DD04 EE07 EE59 FD01 FG01 5M024 AA04 AA58 BB29 BB35 BB36 FF03 FF13 FF22 HH01 PP01 PP03 PP05 PP07
Claims (22)
メモリセルを含む半導体装置に使用される昇圧電位発生
回路において、容量素子として使用され、第1及び第2
のノード間に接続された容量MOSトランジスタと、前
記第2のノードに接続されたトランスファMOSトラン
ジスタと、更に、前記第2のノードに接続されたプリチ
ャージMOSトランジスタとを備え、前記容量MOSト
ランジスタの前記第1及び第2のノード間の電位差が、
前記容量MOSトランジスタのゲート絶縁膜の耐圧を越
えないように、前記容量MOSトランジスタ、前記トラ
ンスファMOSトランジスタ、及び、前記プリチャージ
MOSトランジスタのゲートが制御されることを特徴と
する昇圧電位発生回路。1. A boosted potential generating circuit used in a semiconductor device including a memory cell composed of a MOS transistor, wherein the boosted potential generating circuit is used as a capacitive element,
Of the capacitance MOS transistor, a transfer MOS transistor connected to the second node, and a precharge MOS transistor connected to the second node. The potential difference between the first and second nodes is
A boosted potential generating circuit, wherein the gates of the capacitive MOS transistor, the transfer MOS transistor, and the precharge MOS transistor are controlled so as not to exceed the breakdown voltage of the gate insulating film of the capacitive MOS transistor.
ンジスタは、前記メモリセルを構成するMOSトランジ
スタ、或いは、前記トランスファMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜の膜厚より薄いゲート絶縁膜を有している
ことを特徴とする昇圧電位発生回路。2. The capacitive MOS transistor according to claim 1, wherein the capacitive MOS transistor has a gate insulating film thinner than a MOS transistor forming the memory cell or a gate insulating film of the transfer MOS transistor. A characteristic boosted potential generation circuit.
ードには、第1のクロックとして制御信号が与えられ、
前記プリチャージMOSトランジスタのゲートには、第
2のクロックとして制御信号が与えられ、更に、前記ト
ランスファMOSトランジスタのゲートには、第3のク
ロックとして制御信号が与えられる構成を備え、前記第
1のクロックによって規定される前記容量MOSトラン
ジスタのチャージポンプ期間は、前記第2のクロックに
よって規定されるプリチャージMOSトランジスタのプ
リチャージ期間とオーバーラップしないように制御され
ると共に、前記第3のクロックによって規定されるトラ
ンスファ期間は、前記チャージポンプ期間より短いこと
を特徴とする昇圧電位発生回路。3. The control signal according to claim 1, wherein the first node is supplied with a control signal as a first clock,
A control signal is applied to the gate of the precharge MOS transistor as a second clock, and a control signal is applied to the gate of the transfer MOS transistor as a third clock. The charge pump period of the capacitance MOS transistor defined by the clock is controlled so as not to overlap with the precharge period of the precharge MOS transistor defined by the second clock, and defined by the third clock. The boosted potential generating circuit is characterized in that the transfer period is shorter than the charge pump period.
記プリチャージMOSトランジスタには、外部電源電圧
が与えられる構成を備え、前記トランスファMOSトラ
ンジスタからは、前記外部電源電圧に対して2倍の電位
を発生できることを特徴とする昇圧電位発生回路。4. The precharge MOS transistor according to claim 1, wherein the precharge MOS transistor is provided with an external power supply voltage, and the transfer MOS transistor doubles the external power supply voltage. A boosted potential generation circuit characterized by being capable of generating a potential.
OSトランジスタは、前記メモリセルと同等の厚膜のゲ
ート絶縁膜を備え、当該トランスファMOSトランジス
タのゲートに与えられる第3のクロックは、前記外部電
源電圧の2倍の振幅を有していることを特徴とする昇圧
電位発生回路。5. The transfer M according to claim 4,
The OS transistor has a thick gate insulating film equivalent to that of the memory cell, and the third clock applied to the gate of the transfer MOS transistor has an amplitude twice as large as the external power supply voltage. A characteristic boosted potential generation circuit.
OSトランジスタは、前記容量MOSトランジスタと同
等の薄膜のゲート絶縁膜を備え、当該トランスファMO
Sトランジスタのゲートに与えられる第3のクロック
は、前記外部電源電圧に等しい振幅を有していることを
特徴とする昇圧電位発生回路。6. The transfer M according to claim 4,
The OS transistor includes a thin gate insulating film equivalent to the capacitive MOS transistor, and
The boosted potential generating circuit is characterized in that the third clock applied to the gate of the S transistor has an amplitude equal to the external power supply voltage.
路において、第1及び第2のノードの間に接続された第
1の容量MOSトランジスタ、第3及び第4のノード間
に接続された第2の容量MOSトランジスタ、前記外部
電源電圧が与えられる電源端子と前記第2のノード間に
接続された第1のプリチャージMOSトランジスタ、前
記電源端子と第4のノード間に接続された第2のプリチ
ャージMOSトランジスタ、及び、前記第4のノードに
接続されたトランスファMOSトランジスタとを備え、
前記第2のノードと前記第3のノードの間には、スイッ
チ回路が接続された構成を備え、前記トランスファMO
Sトランジスタからは前記外部電源電圧の3倍圧の電位
を発生できることを特徴とする昇圧電位発生回路。7. A boosted potential generating circuit for boosting an external power supply voltage, comprising: a first capacitive MOS transistor connected between first and second nodes; and a first capacitive MOS transistor connected between third and fourth nodes. A second capacitance MOS transistor, a first precharge MOS transistor connected between the power supply terminal to which the external power supply voltage is applied and the second node, and a second precharge MOS transistor connected between the power supply terminal and the fourth node. A precharge MOS transistor, and a transfer MOS transistor connected to the fourth node,
A switch circuit is connected between the second node and the third node, and the transfer MO
A boosted potential generation circuit characterized in that a potential three times higher than the external power supply voltage can be generated from an S transistor.
容量MOSトランジスタは、前記メモリセルを構成する
MOSトランジスタ、或いは、前記トランスファMOS
トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄いゲート絶縁膜を
有するMOSトランジスタによって構成されていること
を特徴とする昇圧電位発生回路。8. The MOS transistor according to claim 7, wherein the first and second capacitance MOS transistors are the MOS transistors forming the memory cell or the transfer MOS.
A boosted potential generating circuit comprising a MOS transistor having a gate insulating film thinner than the gate insulating film of the transistor.
回路は、前記第2のノードと前記第3のノード間に接続
された第1のMOSトランジスタと、第3のノードと接
地間に接続された第2及び第3のMOSトランジスタと
を有していることを特徴とする昇圧電位発生回路。9. The switch circuit according to claim 7, wherein the switch circuit is connected between a first MOS transistor connected between the second node and the third node and between a third node and ground. A boosted potential generating circuit, comprising: a second MOS transistor and a third MOS transistor.
トランジスタは、PチャンネルMOSであり、他方、第
2及び第3のMOSトランジスタはNチャンネルMOS
であることを特徴とする昇圧電位発生回路。10. The first MOS according to claim 9.
The transistors are P-channel MOS, while the second and third MOS transistors are N-channel MOS.
A boosted potential generation circuit characterized by:
3のMOSトランジスタは厚膜のゲート絶縁膜を有して
いることを特徴とする昇圧電位発生回路。11. The boosted potential generating circuit according to claim 10, wherein the first to third MOS transistors have a thick gate insulating film.
3のMOSトランジスタは薄膜のゲート絶縁膜を有して
いることを特徴とする昇圧電位発生回路。12. The boosted potential generation circuit according to claim 10, wherein the first to third MOS transistors have a thin gate insulating film.
OSトランジスタ、前記第1のプリチャージMOSトラ
ンジスタ、前記スイッチ回路、前記第2のプリチャージ
MOSトランジスタ、及び、前記トランスファMOSト
ランジスタには、制御信号として、それぞれ、第1、第
2、第3、第4、及び、第5のクロックが与えられる構
成を有し、前記第5のクロックで規定されるトランスフ
ァMOSトランジスタの電荷転送期間は、前記第1のク
ロックで規定される第1の容量MOSトランジスタのチ
ャージポンプ期間と実質的にオーバーラップし、前記第
2及び第4のクロックで規定されるプリチャージ期間と
実質的にオーバーラップしないことを特徴とする昇圧電
位発生回路。13. The first capacitor M according to claim 7,
The OS transistor, the first precharge MOS transistor, the switch circuit, the second precharge MOS transistor, and the transfer MOS transistor are respectively provided with control signals as first, second, third, and third control signals. 4 and a fifth clock are applied, and the charge transfer period of the transfer MOS transistor defined by the fifth clock is the same as that of the first capacitance MOS transistor defined by the first clock. A boosted potential generating circuit, which substantially overlaps a charge pump period and does not substantially overlap a precharge period defined by the second and fourth clocks.
路は、第2及び第4のクロックで規定されるプリチャー
ジ期間において、第2のノードと第3のノード間を非導
通とし、第3のノードをローレベルとし、前記チャージ
ポンプ期間においては、第2のノードと第3のノード間
を導通させることを特徴とする昇圧電位発生回路。14. The switch circuit according to claim 13, wherein the switch circuit renders the second node and the third node non-conductive during a precharge period defined by the second and fourth clocks. Is set to a low level, and the second node and the third node are electrically connected during the charge pump period.
ァMOSトランジスタは、PチャンネルMOSによって
構成され、前記スイッチ回路は、第2及び第3のノード
間に接続されたPチャンネルの第1のMOSトランジス
タと、第3のノードと接地間に直列に接続されたNチャ
ンネルの第2及び第3のMOSトランジスタとを有して
いることを特徴とする昇圧電位発生回路。15. The transfer MOS transistor according to claim 13, wherein the transfer MOS transistor is configured by a P-channel MOS, and the switch circuit includes a P-channel first MOS transistor connected between second and third nodes, A boosted potential generating circuit having N-channel second and third MOS transistors connected in series between a third node and ground.
2のMOSトランジスタのゲートは、共通に電源電圧端
子に接続される一方、前記第3のMOSトランジスタの
ゲートには、第3のクロックが与えられ、第2及び第4
のクロックで規定されるプリチャージ期間において第2
のノードと第3のノード間を非導通にすると共に、第3
のノードをローレベルとし、チャージポンプ期間におい
ては、第2のノードと第3のノード間を導通させること
を特徴とする昇圧電位発生回路。16. The gate according to claim 15, wherein the gates of the first and second MOS transistors are commonly connected to a power supply voltage terminal, while the gate of the third MOS transistor receives a third clock. Given, second and fourth
Second during the precharge period specified by the clock
And non-conducting between the third node and the node
Is set to a low level, and the second node and the third node are electrically connected during the charge pump period.
3のMOSトランジスタ、並びに、前記第1及び第2の
容量MOSトランジスタは薄膜のゲート絶縁膜を有して
いることを特徴とする昇圧電位発生回路。17. The boosted potential according to claim 16, wherein the first to third MOS transistors and the first and second capacitance MOS transistors have a thin gate insulating film. Generator circuit.
チャージMOSトランジスタは薄膜のゲート絶縁膜を有
し、他方、第2のプリチャージMOSトランジスタ及び
トランスファMOSトランジスタは厚膜のゲート絶縁膜
を有していることを特徴とする昇圧電位発生回路。18. The method according to claim 17, wherein the first precharge MOS transistor has a thin gate insulating film, while the second precharge MOS transistor and the transfer MOS transistor have a thick gate insulating film. A boosted potential generation circuit characterized in that
縁膜を備えた容量MOSトランジスタ、当該容量MOS
トランジスタのゲート絶縁膜より厚い膜厚を有するゲー
ト絶縁膜を備えたトランスファMOSトランジスタ、及
び、前記容量MOSトランジスタと前記トランスファM
OSトランジスタに結合されたプリチャージMOSトラ
ンジスタとを含む昇圧電位発生回路の制御方法におい
て、チャージポンプ期間を規定する第1のクロックを前
記容量MOSトランジスタに供給するステップ、前記第
1のクロックによるチャージポンプ期間の開始前に終了
するようなプリチャージ期間を決定する第2のクロック
をプリチャージMOSトランジスタに与えるステップ、
及び、前記第1のクロックによるチャージポンプ期間内
に、電荷転送期間を規定する第3のクロックを前記トラ
ンスファMOSトランジスタに供給するステップとを備
え、これによって、前記昇圧期間内、容量MOSトラン
ジスタに加わる電圧を制限することを特徴とする制御方
法。19. A capacitive MOS transistor having a gate insulating film having a predetermined film thickness, and the capacitive MOS transistor.
A transfer MOS transistor having a gate insulating film having a thickness larger than that of a gate insulating film of the transistor, and the capacitive MOS transistor and the transfer M
In a method of controlling a boosted potential generating circuit including a precharge MOS transistor coupled to an OS transistor, a step of supplying a first clock defining a charge pump period to the capacitive MOS transistor, a charge pump according to the first clock Applying a second clock to the precharge MOS transistor that determines a precharge period that ends before the start of the period;
And a step of supplying a third clock defining a charge transfer period to the transfer MOS transistor within the charge pump period of the first clock, thereby adding to the capacitive MOS transistor during the boost period. A control method characterized by limiting a voltage.
ックは第1のクロックに比較して大きい振幅を有してい
ることを特徴とする制御方法。20. The control method according to claim 19, wherein the third clock has a larger amplitude than that of the first clock.
ャージポンプ期間及びプリチャージ期間に、前記容量M
OSトランジスタに加わる電圧は、前記容量MOSトラ
ンジスタのゲート絶縁膜の耐圧より低くなるように制御
されることを特徴とする制御方法。21. The capacitor M according to claim 19 or 20, wherein the capacitor M is included in the charge pump period and the precharge period.
A control method characterized in that the voltage applied to the OS transistor is controlled to be lower than the withstand voltage of the gate insulating film of the capacitive MOS transistor.
たメモリセルを含む半導体装置に使用される昇圧電位発
生回路において、容量素子として使用され、第1及び第
2のノード間に接続された容量MOSトランジスタと、
前記第2のノードに接続されたトランスファMOSトラ
ンジスタと、更に、前記第2のノードに接続されたプリ
チャージMOSトランジスタとを備え、前記容量MOS
トランジスタの前記第1のノードに接続され、当該容量
MOSトランジスタを昇圧する回路と、第1のノードの
電位を接地電位以下の基板電位にする回路とを有してい
ることを特徴とする昇圧電位発生回路。22. In a boosted potential generating circuit used in a semiconductor device including a memory cell composed of MOS transistors, a capacitive MOS transistor used as a capacitive element and connected between a first node and a second node,
A transfer MOS transistor connected to the second node; and a precharge MOS transistor connected to the second node.
A boosted potential having a circuit connected to the first node of the transistor and boosting the capacitance MOS transistor, and a circuit for setting the potential of the first node to a substrate potential equal to or lower than the ground potential. Generator circuit.
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